一种小型化的高抑制度卫星抗干扰天线的制作方法

本实用新型涉及天线研究领域，具体地，涉及一种小型化的高抑制度卫星抗干扰天线。

背景技术：

卫星导航技术的快速发展，BD(北斗)卫星导航系统越来越成熟，在导航、定位及精确打击等方面产生了重要影响，已经广泛地应用在各种武器平台上。无论在军事领域还是在民用领域卫星导航都得到了广泛应用。在军用方面，各种精确制导武器、无人战机等愈来愈依赖于卫星导航系统，卫星导航已成为武器装备性能的“倍增器”。卫星导航系统在关系国家战略安全方面的重要性与广阔的应用前景。但因具有信号弱易受电磁干扰等固有缺点，卫星导航应用存在较为严重的安全隐患。由于发射功率较低，卫星到地球表面的距离又十分遥远，因此卫星信号到达地球表面时已十分微弱，一般约为-160dBW。而各种有意无意干扰则处于地表附近，离接收机较近，很容易造成导航接收机无法正常锁定卫星信号。

电磁环境的日益复杂与军事对抗强度的日益加大使得潜在隐患已成为现实威胁。卫星导航频段位于无线电的L频段，虽然受到ITU法规的保护，单一设备的带外抑制性能满足相关法规的要求，但随着各种无线设备的不断增加，带外辐射的无线电叠加效应不容小觑。导航接收机在和平时期所面临的电磁环境日益复杂。更为关键的是，军事领域是一个高强度对抗的领域。目前，机载上千瓦的GNSS干扰机已见诸报道。不难预见，未来对抗环境下导航接收设备将面临越发严峻的挑战。

一般现有的抗干扰天线使用平台，均要求体积尽量小、重量尽量轻的特点，多种抗干扰天线均为4阵元BD+1阵元GPS的结构，未充分利用该阵元，抗干扰性能较差无法满足要求。

技术实现要素：

本实用新型提供了一种小型化的高抑制度卫星抗干扰天线，解决了现有的抗干扰天线的不足，实现了在原的抗干扰天线基础上，通过将GPS阵元进行更换为宽带阵元，使产品在不增加阵面大小的情况下，使原有四阵元抗干扰变为五阵元抗干扰天线，提高了抗干扰能力的技术效果。

为实现上述实用新型目的，本申请提供了一种小型化的高抑制度卫星抗干扰天线，所述天线包括：

天线阵面、FPGA模块，天线阵面通过5个阵元通道与FPGA模块连接，天线阵面上固定有4个BD阵元和一个GPS和BD双模阵元，4个BD阵元和一个GPS和BD双模阵元分别对应5个阵元通道，阵元通道包括依次连接的：LNA模块、混频模块、滤波模块、ADC模块。

其中，本申请中的FPGA模块、LNA模块、混频模块、滤波模块、ADC模块均为现有技术中的模块，本申请保护的是天线阵面的结构改进。在原的抗干扰天线基础上，通过将GPS阵元进行更换为宽带阵元即GPS和BD双模阵元，使产品在不增加阵面大小的情况下，使原有四阵元抗干扰变为五阵元抗干扰天线。

进一步的，所述天线阵面还包括底板，4个BD阵元均匀分布在底板上表面，GPS和BD双模阵元固定在底板中部。

进一步的，所述底板与所述GPS和BD双模阵元之间从上到下依次设有绝缘层、导热层，所述天线阵面还包括若干导热线、散热片，导热线一端与导热层连接，导热线另一端与散热片连接，绝缘层上设有传热孔，散热片上设有散热孔。

由于本申请将GPS阵元进行更换为宽带阵元即GPS和BD双模阵元，而GPS和BD双模阵元在使用的过程中功能更强大，但是其会产生更多的热量，因此，本申请设置了相应的散热结构来对GPS和BD双模阵元进行保护，具体为：首先利用绝缘层对GPS和BD双模阵元进行保护，GPS和BD双模阵元在使用的过程中产生的热量从绝缘层的传热孔中传递到导热线上，导热线将热量传递到散热片上进行散热，避免了GPS和BD双模阵元处局部过热。

进一步的，所述导热层、所述导热线、所述散热片均采用铜制成。

本申请提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

解决了现有的抗干扰天线的不足，实现了在原的抗干扰天线基础上，通过将GPS阵元进行更换为宽带阵元，使产品在不增加阵面大小的情况下，使原有四阵元抗干扰变为五阵元抗干扰天线，提高了抗干扰能力的技术效果。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定；

图1是现有的四通道抗干扰天线的结构示意图；

图2是本申请中的五通道抗干扰天线的结构示意图；

图3是本申请中的散热结构的结构示意图。

具体实施方式

本实用新型提供了一种小型化的高抑制度卫星抗干扰天线，解决了现有的抗干扰天线的不足，实现了在原的抗干扰天线基础上，通过将GPS阵元进行更换为宽带阵元，使产品在不增加阵面大小的情况下，使原有四阵元抗干扰变为五阵元抗干扰天线，提高了抗干扰能力的技术效果。

为了能够更清楚地理解本实用新型的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行进一步的详细描述。需要说明的是，在相互不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是，本实用新型还可以采用其他不同于在此描述范围内的其他方式来实施，因此，本实用新型的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

请参考图1-图3，本申请提供了一种小型化的高抑制度卫星抗干扰天线，所述天线包括：

天线阵面、FPGA模块，天线阵面通过5个阵元通道与FPGA模块连接，天线阵面上固定有4个BD阵元和一个GPS和BD双模阵元，4个BD阵元和一个GPS和BD双模阵元分别对应5个阵元通道，阵元通道包括依次连接的：LNA模块、混频模块、滤波模块、ADC模块。

其中，在本申请实施例中，所述天线阵面还包括底板，4个BD阵元均匀分布在底板上表面，GPS和BD双模阵元固定在底板中部。

其中，在本申请实施例中，所述底板1与所述GPS和BD双模阵元2之间从上到下依次设有绝缘层3、导热层4，所述天线阵面还包括若干导热线5、散热片6，导热线一端与导热层连接，导热线另一端与散热片连接，绝缘层上设有传热孔7，散热片上设有散热孔8。

其中，在本申请实施例中，所述导热层、所述导热线、所述散热片均采用铜制成。

原有四阵元卫星抗干扰天线设计如图1所示。

本发明是将中间GPS阵元更换了GPS&BD双模阵元，更换后设计如图2所示，

现有抗干扰算法流程如下：n阵元的天线接收信号[x1 x2 … xn]^T作为空域滤波器的输入信号，将其滤波器权向量表示为：

w＝[w1 w2 … wn]^T (3-1)

信号s(n)入射到天线阵列上，以第一个阵元为参考阵元，不考虑接收机的噪声，天线阵接收到的信号可以表示为：

x(n)＝a(θ)s(n) (3-2)

其中a(θ)是天线阵列的导向向量，空域滤波器的输出为各个天线阵元输入信号的加权：

y(n)＝w^Hx(n)＝w^Ha(θ)s(n) (3-3)

从上式可以看出，若使权向量ω满足w^Ha(θ)＝0，则y(n)＝0，这表明θ方向上的信号得到抑制，不能通过滤波器。如果令权向量w满足w＝a(θ)，则：

y(n)＝a^H(θ)a(θ)s(n)＝Ms(n) (3-4)

在计算权值时采用的是线性约束最小方差准则(LCMV)，即在满足约束条件的情况下使滤波器输出功率最小，LCMV准则的数学表达式可以表示为：

Min Pout＝E{|y|²}＝E{(w^Hx)·(w^Hx)^H}＝w^HRxw

s.t.w^Hs＝1

其中Pout为输出信号y(t)的功率，Rx＝E{xx^H}为观测数据协方差矩阵，s为约束矢量，s＝[1,0,0,0,0]^T，这样第1支路的加权系数始终为1，就保证了在输出功率为最小的情况下，不会得到加权系数全为零的无意义解，E{·}为求期望操作符。通过求解上式，可得最优加权系数矢量wopt：

经过LCMV准则计算后，改变空域滤波器的权向量w，可使得某些方向上的信号通过滤波器，而抑制另外一些方向上的信号。单干扰时，令w＝a(θ)^H(θ为干扰方向)，4个阵元，那么合成信号如下：

上述公式表明，在干扰方向上产生的合成信号在该方向上将被抑制n倍的信号强度值。当阵元数目增益后其抑制深度也会相应的增加，换句话来说设备干扰抑制能力将上升。

根据上述公式可看出，抗干扰算法是实质是利用冗余天线产生对准干扰源方向的零陷波速，以实现抗干扰。因此，当天线阵元增加后，可提高可抗干扰源的个数，将原有四阵元抗三干扰提升为五阵元抗四干扰。同时根据式*所示，当阵元数提高，在同等干扰个数情况下，其形成的零陷将更深，也就是抗干扰能力更强。

为了验证上述说法，对比了四阵元和五阵元抗干扰能力，具体测试数据如表*所示。测试结果表明：本发明在不增加阵元面积的情况，抗干扰能力大大提升(约10dB)，同时可抗干扰源个数由三个提升为四个。

尽管已描述了本实用新型的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本实用新型范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。