一种带电磁防护的卫星导航阵列天线的制作方法

本发明属于通信领域，涉及卫星导航应用领域，特别涉及一种带电磁防护的卫星导航阵列天线。

背景技术：

在未来的地区冲突和局部战争中，信息战的作战模式将涉及到陆、海、空、天和电磁等多维空间。高功率微波武器(hpmhigh-powermicrowaveweapon)又称为射频武器，是利用高功率微波束毁坏敌方的电子设备和杀伤作战人员的一种定向能武器。该武器的辐射频率通常在1g-30ghz，输出脉冲功率在100mw级以上。高功率微波武器对常规战争中的电子设备、通信网络和武器系统的电磁杀伤效应非常明显。导航定位装备如果没有电磁防护措施的有效支持，将在实战中不堪一击。我军导航装备的电磁防护技术是一个待开发完善的领域，因此有必要提高我军导航装备在未知恶劣电磁作战环境下的生存能力和抗摧毁能力。

目前，用于卫星导航定位的常规的抗干抗天线对干扰的消除技术主要为空时联合的多阵元自适应滤波技术，该技术对各种类型的小功率窄带干扰以及宽带压制性干扰有较好的抑制作用。但对于较大功率的周期和脉冲干扰抑制效果较差，电磁防护多以屏蔽和接地等传统方式，在抗电磁脉冲摧毁、抗电磁炸弹、抗微波脉冲武器攻击等方面缺乏设计。

技术实现要素：

本发明提供了一种带电磁防护的卫星导航阵列天线，以解决传统电磁防护难以适应恶劣电磁环境、高功率微波生存力差的不足。

为实现上述目的，本发明第一方面提供了一种带电磁防护的卫星导航阵列天线，包括低噪放模块、下变频模块，所述低噪放模块依次包括前置滤波器、抗烧毁电路、lna、滤波器、射频放大器，所述前置滤波器将干扰功率限制在带内；所述滤波器滤除带内干扰经过lna后的信号；

所述下变频模块包括镜像滤波器、agc控制环路、adc电路、干扰检测判决模块；所述镜像滤波器滤除带内干扰经过射频放大器后的带内镜像信号；所述agc控制环路降低通道增益或关闭通道来抵消残留干扰的冲击；所述干扰检测判决模块综合考虑输入数据的作用时间、周期性、模拟agc启动标志和信号上下沿梯度值，判断出干扰的类型和大小，并执行不同的干扰处理。

优选的，所述抗烧毁电路采用肖特基削波电路或多级隔离器实现。

优选的，所述干扰检测判决模块的输入和输出过程为：对输入数据的绝对值进行分段累加求平均值，根据设定的门限值，得到输出增益的r(n)，接着使用滤波器对r(n)进行滤波得到增益控制因子a(n)，将a(n)与输入数据相乘，截取高位作为数据输出。

进一步的，所述门限值值ηth由下式确定：

ηth＝c(2^b-1-1)，其中c为0.2659615，b是数字处理的字长；a(n)＝αa(n-1)+βr(n)，其中α+β＝1，且α＞＞β。

优选的，所述干扰检测判决模块根据模拟agc启动标志识别干扰大小；根据干扰信号的周期τd和梯度来判决是否脉冲干扰、周期干扰或者宽带干扰。

进一步的，所述干扰检测判决模块的干扰处理具体为：若干扰为强宽带干扰，则关闭主要电源100us；若干扰为强脉冲干扰，则通知接收机停止使用当前数据500ms，用软件惯导类推出的结果代替；其他干扰则进行常规的抗窄带和宽带干扰处理；无干扰情况下，则延迟对齐处理。

作为发明的第二方面，本发明还提供了一种卫星导航阵列天线电磁防护的方法，具体的步骤为：

s1：天线阵列对卫星射频信号的接收、放大和滤波；在阵列后面对接收到的卫星信号进行前置滤波，将干扰功率限制在带内；

s2：设计抗烧毁电路，吸收大部分干扰功率；然后对信号进行lna、滤波、放大处理；

s3：对放大后的信号进行镜像滤波，滤除带内干扰经过放大后的带内镜像信号；

s4：在模拟下变频之前，设计射频快速agc控制环路，通过降低通道增益甚至关闭通道来抵消残留大干扰的冲击；

s5：综合考虑输入数据的作用时间、周期性、模拟agc启动标志和信号上下沿梯度值，进行干扰检测和快速处理。

优选的，所述抗烧毁电路采用肖特基削波电路或多级隔离器实现。

优选的，所述步骤s5中的干扰检测具体为：根据模拟agc启动标志识别干扰大小；根据干扰信号的周期τd和梯度来判决干扰为脉冲干扰、周期干扰或者宽带干扰。

进一步的，所述步骤s5中的快速处理具体为：若干扰为强宽带干扰，则关闭主要电源100us；若干扰为强脉冲干扰，则通知接收机停止使用当前数据500ms，用软件惯导类推出的结果代替；其余干扰则进行常规的抗窄带和宽带干扰处理；无干扰情况下，则延迟对齐处理。

本发明还提供了一种卫星接收机，包括第一方面的带电磁防护的卫星导航阵列天线的卫星导航接收机。

本发明的有益效果是：

(1)本发明在实现常规抗干扰天线阵的功能基础上，增加抗电磁摧毁和抗微波脉冲功能，采用软硬件协调设计实现规避高功率微波武器攻击，在模拟和数字域完成干扰检测和估计，实现导航定位天线阵的射频加固功能，为导航定位装备提供电磁防护。

(2)本发明可用于在恶劣电磁环境下，通过直接替换接收机的原有天线，提高北斗卫星导航接收机在高功率微波武器(hpm)攻击下的生存能力；保证导航定位、测速、授时等服务功能。

(3)本发明能增强现有导航定位装备中常规抗干扰天线在恶劣电磁环境下的抗干扰性能，在提供常规抗干扰功能同时，具备对大功率脉冲攻击武器的基本防护能力，实现在距离10km外2kw的辐射功率下10分钟的生存能力，提升卫星导航定位接收机在战场环境下可用性，保护其正常的功能和性能。

附图说明

图1是本发明的带电磁防护抗干扰天线结构原理图；

图2是本发明的agc梯度判断原理图；

图3是本发明的干扰检测流程；

图4是本分段平均功率求门限处理流程。

具体实施方式

为了更好的理解本发明所提出的技术方案，下面结合附图和具体的实施例对本发明作进一步阐述。

如图1所示，一种带电磁防护的卫星导航阵列天线，包括低噪放模块、下变频模块，所述低噪放模块依次包括前置滤波器、抗烧毁电路、lna(lownoiseamplifier低噪声放大)、滤波器、射频放大器，所述前置滤波器将干扰功率限制在带内；所述滤波器滤除带内干扰经过lna后的信号；

所述下变频模块包括镜像滤波器、agc(automaticgaincontrol自动增益控制)控制环路、adc(analog-to-digitalconverter模拟数字转换)电路、干扰检测判决模块；所述镜像滤波器滤除带内干扰经过射频放大器后的带内镜像信号；所述agc控制环路降低通道增益或关闭通道来抵消残留干扰的冲击；所述干扰检测判决模块综合考虑输入数据的作用时间、周期性、模拟agc启动标志和信号上下沿梯度值，判断出干扰的类型和大小，并执行不同的干扰处理。

在本发明的一个实施例中，所述抗烧毁电路采用肖特基削波电路或多级隔离器实现。

在本发明的一个实施例中，所述干扰检测判决模块的输入和输出过程为：对输入数据的绝对值进行分段累加求平均值，根据设定的门限值，得到输出增益的r(n)，接着使用滤波器对r(n)进行滤波得到增益控制因子a(n)，将a(n)与输入数据相乘，截取高位作为数据输出。

进一步的，所述门限值值ηth由下式确定：

ηth＝c(2^b-1-1)，其中c为0.2659615，b是数字处理的字长；a(n)＝αa(n-1)+βr(n)，其中α+β＝1，且α＞＞β。

参见图2，在本发明的一个实施例中，所述干扰检测判决模块根据模拟agc启动标志识别干扰大小；根据干扰信号的周期τd和梯度来判决是否脉冲干扰、周期干扰或者宽带干扰。

参加图3和图4，在本发明的一个实施例中，在所述干扰检测判决模块的干扰处理具体为：若干扰为强宽带干扰，则关闭主要电源100us；若干扰为强脉冲干扰，则通知接收机停止使用当前数据500ms，用软件惯导类推出的结果代替；其他干扰则进行常规的抗窄带和宽带干扰处理；无干扰情况下，则延迟对齐处理。

本发明还提供了一种卫星导航阵列天线电磁防护的方法，具体的步骤为：

s1：天线阵列对卫星射频信号的接收、放大和滤波；在阵列后面对接收到的卫星信号进行前置滤波，将干扰功率限制在带内；

s2：设计抗烧毁电路，吸收大部分干扰功率；然后对信号进行lna、滤波、放大处理；

s3：对放大后的信号进行镜像滤波，滤除带内干扰经过放大后的带内镜像信号；

s4：在模拟下变频之前，设计射频快速agc控制环路，通过降低通道增益甚至关闭通道来抵消残留大干扰的冲击；

s5：综合考虑输入数据的作用时间、周期性、模拟agc启动标志和信号上下沿梯度值，进行干扰检测和快速处理。

优选的，所述抗烧毁电路采用肖特基削波电路或多级隔离器实现。

优选的，所述步骤s5中的干扰检测具体为：根据模拟agc启动标志识别干扰大小；根据干扰信号的周期τd和梯度来判决干扰为脉冲干扰、周期干扰或者宽带干扰。

进一步的，所述步骤s5中的快速处理具体为：若干扰为强宽带干扰，则关闭主要电源100us；若干扰为强脉冲干扰，则通知接收机停止使用当前数据500ms，用软件惯导类推出的结果代替；其余干扰则进行常规的抗窄带和宽带干扰处理；无干扰情况下，则延迟对齐处理。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式的相关模块和软件架构做适应性变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。