自适应抗干扰调零天线

论文摘要

卫星导航系统能提供精密的三维坐标,速度和时间。但目前的卫星导航信号湮没于噪声中且易被干扰。所以抗干扰技术是实现卫星导航功能的关键。在众多抗干扰技术中,自适应抗干扰调零天线的抗干扰性能是最好的,而且其性价比也是最佳的。本文对自适应抗干扰调零天线中的自适应算法和天线阵进行了研究,设计了自适应调零天线,并对其抗干扰性能进行了模拟。本文的主要内容包括:第一章主要介绍了自适应抗干扰调零天线的相关技术和发展状况。根据参考资料和文献,对自适应抗干扰调零天线作了简要的介绍,并对国内外自适应抗干扰调零天线技术发展现状进行了研究和讨论。第二章主要论述了自适应天线基本理论和构成。介绍了自适应天线的工作原理,对天线的波束形成方式进行了论证,并对模拟接收系统和数字接收系统进行了分析和对比。本文所设计的自适应接收系统选用数字接收系统,并在文中分析了所选用的数字接收系统的构成及工作流程。第三章主要研究自适应算法。该部分也是本研究的主要内容。根据卫星导航的信号湮没于噪声中且容易被干扰的特点,在本次研究中选用功率倒置阵算法。实现了对干扰信号的抑制。本文对功率倒置阵的几种收敛算法进行了分析和比较,在设计中选用了收敛速度较快且受波束合成系统影响较小的RLS收敛算法,并进行仿真,仿真结果表明达到指标要求。在本章中分析了天线阵互耦对算法的影响,并采用互耦系数逆矩阵的方法校正互耦。还分析了接收机系统的幅相不一致对算法的影响,并对其均值进行量化。估计出不影响算法实现功能时,系统允许的通道不一致性大小。第四章主要研究了天线系统中的阵元和天线阵。为了达到小型圆极化的要求,天线阵的阵元选用微带天线。在本研究中选取高介电常数的介质基板和在圆形贴片上开四个槽来减小天线的尺寸,在贴片边切角和在贴片的对角线上选择合适的馈电点达到圆极化的目的。并对阵元进行仿真与测试,其结果达到指标要求,天线阵的布阵形式选用圆形阵,天线阵的阵元数为4。对所设计的天线阵进行仿真分析,其各项指标均达到要求。本研究在参考国内外相关研究的基础上,通过选取相应的接收系统、自适应算法、阵元和天线阵进行了自适应天线系统的设计,并对所设计的天线系统中的各个部分进行了仿真和测试,结果表明本研究所设计的自适应天线系统的各项指标均达到了课题要求。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 选题的背景及意义
• 1.2 干扰与抗干扰技术的概述
• 1.3 国内外研究现状
• 1.3.1 国外研究现状
• 1.3.2 国内研究现状
• 1.3.3 发展态势
• 1.4 主要技术指标
• 第二章 自适应调零天线工作原理
• 2.1 自适应天线系统原理
• 2.2 波束形成方式论证
• 2.3 自适应数字抗干扰系统的组成及工作流程
• 第三章 算法和布阵分析
• 3.1 功率倒置自适应算法
• 3.2 天线阵布阵数组流形分析
• 3.2.1 阵元数量的选择
• 3.2.2 布阵形式的选择
• 3.2.3 阵元间距的选择
• 3.3 收敛算法的比较
• 3.3.1 LMS算法
• 3.3.2 SMI算法
• 3.3.3 RLS算法
• 3.4 算法的仿真及结论
• 3.5 互耦影响分析及解决方法
• 3.5.1 采用互阻抗的逆矩阵校正互耦
• 3.5.2 采用互耦系数的逆矩阵校正互耦
• 3.5.3 互耦影响的仿真及结论
• 3.6 通道失配对自适应抗干扰天线的影响
• 3.6.1 通道失配的简介
• 3.6.2 高频通道幅相偏差的影响
• 3.6.3 I/Q支路幅相偏差的影响及修正
• 3.6.4 通道幅相扰动的影响及修正
• 3.6.5 A/D量化对GPS接收机自适应天线性能的影响
• 3.6.6 通道不一致性对SNR的平均的影响
• 3.6.7 通道失配的仿真及结论
• 第四章 微带天线阵列的研究
• 4.1 小型圆极化微带天线的简介
• 4.2 阵元天线结构与设计
• 4.3 阵元仿真及设计的结果与分析
• 4.4 阵列的仿真结果与分析
• 4.5 结论
• 第五章 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻硕期间取得的研究成果