一种自适应抗干扰七阵元卫星天线的制作方法

本实用新型涉及天线，特别是涉及一种自适应抗干扰七阵元卫星天线。

背景技术：

抗干扰水平和能力是衡量导航系统和天线优劣的重要指标。中国北斗卫星导航系统(BeiDou Navigation Satellite System，缩略词为BDS)的卫星信号形式是基于码分多址(Code Division Multiple Access，缩略词为 CDMA)的调制信号，兼具伽利略和美国全球定位系统(Global Positioning System，缩略词为GPS)导航系统的特点，系统分为两个层次，即开放服务和军用服务，中国北斗卫星导航系统的高精度定位功能是国防安全的重要保障。卫星信号属于弱信号，如果没有防护和抗干扰，极易受到外界各种形式的干扰而导致导航定位失效。为了使系统正常工作，良好的抗干扰能力尤为重要。由于干扰的形式、距离、方位和功率等参数不确定，对卫星信号的防护和抗干扰极为困难，需要采用多天线阵元的自适应天线抑制干扰。现有的自适应抗干扰七阵元卫星天线可接收中国BDS、美国GPS，以及俄罗斯全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System，缩略词为GLONASS)射频信号，它利用空域自由度在干扰来向进行方向图置零以消除对抗，对宽带干扰信号的抑制较好，但是，对窄带干扰信号的抑制较差，此外，还存在天线尺寸较大，功耗较高，重量相对较重等缺陷。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是弥补上述现有技术的缺陷，提供一种改进的自适应抗干扰七阵元卫星天线。

本实用新型的技术问题通过以下技术方案予以解决。

这种自适应抗干扰七阵元卫星天线，包括天线罩、天线腔体、馈电板与天线双馈馈电点，以及设置在底座的七阵元微带偏振天线阵元，采用空时自适应处理(Space-Time Adaptive Processing，缩略词STAP)算法在自适应阵列零陷技术的基础上利用天线各天线阵元干扰信号相位不同特征，在压制式干扰方向形成零陷，使干扰信号得到抑制，在不增加天线阵元的前提下，显著增加天线阵的自由度，有效抑制在复杂电磁环境下的脉冲、宽带、多点扫频压制干扰。

这种自适应抗干扰七阵元卫星天线的特点是：

所述七阵元微带偏振天线阵元是以周围的六个独立北斗B3天线阵元和中心的一个复合天线阵元的模式构成的北斗B3天线阵，七个天线阵元间距为等距1/4波长，中心的复合天线阵元是北斗B3、GPS-L1/ GLONASS-L1复合天线阵元，在空域抗干扰的基础上，根据约束目标及其他反馈信号将每个天线阵元后面的单一复数加权改为使用有限冲击响应滤波器，动态改变二维权值，对各个天线天线阵元接收的信号进行时域处理，抑制各种形式的干扰信号和多径干扰。

所述七个天线阵元分别与微波网络连接，所述微波网络与一将微波网络输出的信号处理后反馈调节微波网络的处理器连接，所述处理器分别控制各个天线阵元的增益和相位变化，在天线方向图中产生对着干扰方向的零点，以抑制干扰

本实用新型的技术问题通过以下进一步的技术方案予以解决。

所述天线罩是采用E玻璃纤维增强环氧树脂基复合材料经逐步升温、高温凸模、真空加压成型以及紧凑的运动控制器(Compact Motion Controller，缩略词为CMC)精加工制作的圆形碟状天线罩，厚度为2mm，立柱螺丝孔位置采用一次成型，以保证整体强度，表面设有S04-2聚氨酯白漆，材料强度和技术指标符合要求，以抗天线迎风面老化，保护天线天线阵元，减少空气阻力，通过螺丝与底座固定成一体，安装在航空机的机背或者机头。

所述天线腔体是由底座、底盖封接构成的7075铝镁锌铜合金桶状腔体，是七个天线阵元、通过芯片化实现微型化的信号处理器、射频信道、低噪声放大器的安装支架，所述底座是经CMC精加工制作的7075铝镁锌铜合金底座，所述底盖是经CMC精加工制作的7075铝镁锌铜合金底盖，具有良好的耐磨性、高热导性、高硬度、高强度，加工后不会变形、翘曲。

所述馈电板是采用3dB电桥实现功分和移相功能的馈电板，安装在所述底座下面，先把3dB电桥和负载电阻全部去掉，单独调试天线单元的两个馈电端口，切割贴片枝节去调整中心频率，并适当切割缝隙，最后将3dB 电桥和负载电阻补焊上，调试电桥总端口驻波比，调试的目标是使每个端口都谐振在中心频点，并且驻波尽量低。

所述天线双馈馈电点的每两个馈电端口幅度相等，相位差90°，以实现圆极化，实物加工生产完成后，通常会出现谐振频率会有所偏移，圆极化轴比略差，所以需要进行测试和优化调整，可以通过调整驻波比来影响天线的不圆度，如果谐振频率向低频偏离，即可切割调试；如果谐振频率向高频偏离，则在贴片边沿的枝节切缝，以延长电流的路径。

本实用新型的技术问题通过以下再进一步的技术方案予以解决。

所述七阵元微带偏振天线阵元是内嵌抗干扰天线软件的微带偏振天线阵元。

所述抗干扰天线软件包括采用C语言在CCS平台上开发的包括通过应用程序编程接口API进行相互调用运行的外部通讯接口模块、抗干扰模式分析模块、调校模块、故障自检模块和内部通讯接口模块的DSP软件。

所述抗干扰天线软件还包括采用Verilog HDL编程语言在ISE Design Suite平台上开发的包括通过应用程序编程接口API进行相互调用运行的内部通讯接口模块、中频数据输入模块、DDC模块、通道校准模块、采用高速自适应的DLMS算法实现空时抗干扰的空时自适应处理模块、DUC 模块和中频数据输出模块的FPGA软件。

本实用新型与现有技术相比的有益效果是：

本实用新型成本低，效率高，算法收敛速度高，抗干扰能力强，既能有效提升算法性能，又能兼顾成本要求。仿真和实物测试结果表明,本实用新型在抗干扰空域方位0°～360°、俯仰角0°～90°的条件下，对一个方向的干扰源的干信比为85dB以上，改善度不小于5.5dB，对六个方向的干扰源的干信比不小于65dB，改善度不小于3.5dB，配套使用的卫星接收机的抗干扰性能提高40～50dB。

附图说明

图1是本实用新型具体实施方式的解体结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式并对照附图对本实用新型进行说明。

一种如图1所示的自适应抗干扰七阵元卫星天线，包括天线罩1、天线腔体、馈电板4与天线双馈馈电点，以及设置在底座的七阵元微带偏振天线阵元5，采用STAP算法在自适应阵列零陷技术的基础上利用天线各天线阵元干扰信号相位不同特征，在压制式干扰方向形成零陷，使干扰信号得到抑制，在不增加天线阵元的前提下，显著增加天线阵的自由度，有效抑制在复杂电磁环境下的脉冲、宽带、多点扫频压制干扰。

七阵元微带偏振天线阵元5是以周围的六个独立北斗B3天线阵元和中心的一个复合天线阵元的模式构成的北斗B3天线阵，七个天线阵元间距为等距1/4波长，中心的复合天线阵元是北斗B3、GPS-L1/GLONASS-L1 复合天线阵元，在空域抗干扰的基础上，根据约束目标及其他反馈信号将每个天线阵元后面的单一复数加权改为使用有限冲击响应滤波器，动态改变二维权值，对各个天线天线阵元接收的信号进行时域处理，抑制各种形式的干扰信号和多径干扰。

七个天线阵元分别与微波网络连接，微波网络与一将微波网络输出的信号处理后反馈调节微波网络的处理器连接，分别控制各个天线阵元的增益和相位变化，在天线方向图中产生对着干扰方向的零点，以抑制干扰。

天线罩1是采用E玻璃纤维增强环氧树脂基复合材料经逐步升温、高温凸模、真空加压成型以及CMC精加工制作的圆形碟状天线罩，厚度为 2mm，立柱螺丝孔位置采用一次成型来保证整体强度，表面设有S04-2聚氨酯白漆，材料强度和技术指标符合要求，以抗天线迎风面老化，保护天线天线阵元，减少空气阻力，通过螺丝与底座2固定成一体，安装在航空机的机背或者机头。

天线腔体是由底座2、底盖3封接构成的7075铝镁锌铜合金桶状腔体，是七个天线阵元、通过芯片化实现微型化的信号处理器、射频信道、低噪声放大器的安装支架，底座2是经CMC精加工制作的7075铝镁锌铜合金底座，底盖3是经CMC精加工制作的7075铝镁锌铜合金底盖，具有良好的耐磨性、高热导性、高硬度、高强度，加工后不会变形、翘曲。

馈电板4是采用3dB电桥实现功分和移相功能的馈电板，安装在底座 2下面，先把3dB电桥和负载电阻全部去掉，单独调试天线单元的两个馈电端口，切割贴片枝节去调整中心频率，并适当切割缝隙，最后将3dB电桥和负载电阻补焊上，调试电桥总端口驻波比，调试的目标是使每个端口都谐振在中心频点，并且驻波尽量低。

天线双馈馈电点的每两个馈电端口幅度相等，相位差90°，以实现圆极化，实物加工生产完成后，通常会出现谐振频率会有所偏移，圆极化轴比略差，可以通过调整驻波比来影响天线的不圆度，如果谐振频率向低频偏离，即可切割调试；如果谐振频率向高频偏离，则在贴片边沿的枝节切缝，以延长电流的路径。

七阵元微带偏振天线阵元5是内嵌抗干扰天线软件的微带偏振天线阵元。

抗干扰天线软件包括采用C语言在CCS平台上开发的包括通过应用程序编程接口API进行相互调用运行的外部通讯接口模块、抗干扰模式分析模块、调校模块、故障自检模块和内部通讯接口模块的DSP软件。

抗干扰天线软件还包括采用Verilog HDL编程语言在ISE Design Suite 平台上开发的包括通过应用程序编程接口API进行相互调用运行的内部通讯接口模块、中频数据输入模块、DDC模块、通道校准模块、采用高速自适应的DLMS算法实现空时抗干扰的空时自适应处理模块、DUC模块和中频数据输出模块的FPGA软件。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本实用新型由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。