GNSS天線(xiàn)陣抗干擾接收機(jī)性能評(píng)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(cè)試評(píng)估方法不僅是抗干擾技術(shù)的重要組成部分，而且對(duì)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(cè)試評(píng)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(wèn)題，研究衛(wèi)星導(dǎo)航抗干擾接收機(jī)的性能評(píng)估方法和相關(guān)理論具有重要的理論意義和應(yīng)用價(jià)值。論文圍繞衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)的天線(xiàn)陣抗干擾性能評(píng)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(duì)傳統(tǒng)GNSS天線(xiàn)陣

2、有線(xiàn)測(cè)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(wèn)題，提出了一種基于傳輸線(xiàn)延遲的高精度陣列信號(hào)模擬方法，通過(guò)建立陣列信號(hào)模擬誤差模型對(duì)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(xiàn)中電磁波傳播速度與光速差異帶來(lái)的誤差，有效提高了陣列模擬器的設(shè)計(jì)精度。結(jié)果表明，四元平面陣條件下，對(duì)入射信號(hào)仰角模擬精度優(yōu)于2°，方位角模擬精度優(yōu)于1°。
　?。?）暗室測(cè)試是天線(xiàn)

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(hào)實(shí)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(chǎng)效應(yīng)。論文提出基于陣列波程差等效的暗室近場(chǎng)效應(yīng)誤差分析方法，將球面波實(shí)際入射角等效為接收機(jī)處理模型所識(shí)別的平面波入射角，分別從陣列相位差、來(lái)波方向、零陷深度、方向圖惡化等方面深入分析了近場(chǎng)效應(yīng)對(duì)天線(xiàn)陣抗干擾接收機(jī)性能測(cè)試的影響。分析結(jié)果表明，近場(chǎng)效應(yīng)誤差對(duì)二元陣沒(méi)有影響，只對(duì)多元陣有影響。對(duì)于多元陣，在入射角為30°情況下

4、，收發(fā)距離為100倍波長(zhǎng)的暗室可提供的最大干信比測(cè)試能力約為84dB。
　?。?）天線(xiàn)陣抗干擾技術(shù)中存在的信號(hào)干擾物理夾角較大而陣列增益較小的現(xiàn)象，稱(chēng)為奇異點(diǎn)現(xiàn)象。針對(duì)天線(xiàn)陣抗干擾性能測(cè)試中傳統(tǒng)典型場(chǎng)景測(cè)試偏樂(lè)觀(guān)、遍歷場(chǎng)景測(cè)試工程實(shí)現(xiàn)難的問(wèn)題，定義了基于干擾信號(hào)物理夾角與信號(hào)增益一致性差異的奇異度指數(shù)指標(biāo)，可用于對(duì)奇異點(diǎn)進(jìn)行定量分析并精確定位對(duì)應(yīng)于給定信號(hào)入射場(chǎng)景的奇異點(diǎn)位置。立足于暗室、有線(xiàn)條件下的天線(xiàn)陣抗干擾特定場(chǎng)景測(cè)試評(píng)估，

5、針對(duì)實(shí)際應(yīng)用環(huán)境下的惡劣場(chǎng)景提出一種基于奇異點(diǎn)的測(cè)試場(chǎng)景設(shè)計(jì)方法，對(duì)不同性能入射角區(qū)的覆蓋更全面，反映天線(xiàn)陣的實(shí)際性能更客觀(guān)。仿真結(jié)果表明，在針對(duì)信號(hào)高仰角設(shè)計(jì)出的惡劣場(chǎng)景下，三個(gè)干擾與信號(hào)物理夾角最小為72°，均值為81°，比普通場(chǎng)景高26°以上，但信號(hào)方向陣列增益卻小于-1dB，遠(yuǎn)小于普通場(chǎng)景下的陣列增益。
　　（4）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(hào)，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(duì)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(jì)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(xiàn)陣對(duì)不同類(lèi)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(xiàn)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(jì)提供了定量依據(jù)。
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