GNSS天線陣抗干擾接收機(jī)性能評估與優(yōu)化技術(shù)研究.pdf

1、抗干擾是軍用GNSS設(shè)備的必備功能之一，準(zhǔn)確、高效、全面的測試評估方法不僅是抗干擾技術(shù)的重要組成部分，而且對抗干擾技術(shù)的研究和工程研制具有指導(dǎo)作用，而傳統(tǒng)的抗干擾測試評估理論及方法在準(zhǔn)確性、全面性、效率等方面逐步暴露出諸多問題，研究衛(wèi)星導(dǎo)航抗干擾接收機(jī)的性能評估方法和相關(guān)理論具有重要的理論意義和應(yīng)用價值。論文圍繞衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)的天線陣抗干擾性能評估及優(yōu)化方法進(jìn)行了深入研究，主要工作和創(chuàng)新成果包括：
　?。?）針對傳統(tǒng)GNSS天線陣

2、有線測試方法的干信比模擬范圍、寬帶干擾模擬精度有限，且結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高、推廣應(yīng)用難等問題，提出了一種基于傳輸線延遲的高精度陣列信號模擬方法，通過建立陣列信號模擬誤差模型對引起入射角模擬誤差的因素進(jìn)行理論和數(shù)值分析，校正了射頻器件通道相位不一致性以及傳輸線中電磁波傳播速度與光速差異帶來的誤差，有效提高了陣列模擬器的設(shè)計精度。結(jié)果表明，四元平面陣條件下，對入射信號仰角模擬精度優(yōu)于2°，方位角模擬精度優(yōu)于1°。
　?。?）暗室測試是天線

3、陣抗干擾接收機(jī)研制定型的必備環(huán)節(jié)，但暗室空間往往有限，入射信號實際上是球面波，而非經(jīng)典理論模型中的平面波，即存在近場效應(yīng)。論文提出基于陣列波程差等效的暗室近場效應(yīng)誤差分析方法，將球面波實際入射角等效為接收機(jī)處理模型所識別的平面波入射角，分別從陣列相位差、來波方向、零陷深度、方向圖惡化等方面深入分析了近場效應(yīng)對天線陣抗干擾接收機(jī)性能測試的影響。分析結(jié)果表明，近場效應(yīng)誤差對二元陣沒有影響，只對多元陣有影響。對于多元陣，在入射角為30°情況下

4、，收發(fā)距離為100倍波長的暗室可提供的最大干信比測試能力約為84dB。
　?。?）天線陣抗干擾技術(shù)中存在的信號干擾物理夾角較大而陣列增益較小的現(xiàn)象，稱為奇異點現(xiàn)象。針對天線陣抗干擾性能測試中傳統(tǒng)典型場景測試偏樂觀、遍歷場景測試工程實現(xiàn)難的問題，定義了基于干擾信號物理夾角與信號增益一致性差異的奇異度指數(shù)指標(biāo)，可用于對奇異點進(jìn)行定量分析并精確定位對應(yīng)于給定信號入射場景的奇異點位置。立足于暗室、有線條件下的天線陣抗干擾特定場景測試評估，

5、針對實際應(yīng)用環(huán)境下的惡劣場景提出一種基于奇異點的測試場景設(shè)計方法，對不同性能入射角區(qū)的覆蓋更全面，反映天線陣的實際性能更客觀。仿真結(jié)果表明，在針對信號高仰角設(shè)計出的惡劣場景下，三個干擾與信號物理夾角最小為72°，均值為81°，比普通場景高26°以上，但信號方向陣列增益卻小于-1dB，遠(yuǎn)小于普通場景下的陣列增益。
　?。?）強(qiáng)寬帶干擾條件下，干擾的頻率混疊將抬升噪底，惡化信號，并最終惡化干擾抑制性能。論文基于混疊干噪比建立了采樣率和

6、帶外抑制指標(biāo)分析模型，深入分析了二者對抗干擾接收機(jī)性能的影響，并提出一種熱噪聲惡化量約束下的抗干擾接收機(jī)指標(biāo)優(yōu)化設(shè)計方法。分析結(jié)果表明，提高采樣率的作用非常有限，帶外抑制的作用更為重要，且天線陣對不同類型寬帶干擾的抑制性能不同。約束熱噪聲惡化量為3dB、采樣率為4倍帶寬情況下，若需抑制匹配譜干擾干噪比為60dB，則所需要的帶外抑制深度為44dB。分析結(jié)果為天線陣抗干擾接收機(jī)采樣率及帶外抑制指標(biāo)均衡與優(yōu)化設(shè)計提供了定量依據(jù)。
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