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基于自适应抗干扰阵列的智能天线研究

赵常亮  
【摘要】:在智能天线研究中,自适应抗干扰技术拥有重要的地位,因为在当今日益繁杂的电磁环境中,它能够有效地抑制干扰的影响,提高通信质量。超短波通信在军事领域应用广泛,同时也会受到敌方施加的诸多人为干扰,所以提升超短波通信的抗干扰能力,可以增加战场上的优势。本文主要研究了空域自适应抗干扰技术的理论,将天线阵列与自适应抗干扰算法相结合,提高了超短波通信的抗干扰能力。首先进行了阵列天线的设计。根据抗干扰功能的要求,首先确定了阵列天线的单元数目为8个,然后确定了组阵形式为均匀圆环阵列;根据2.3倍频程的工作带宽,分别设计了方位面内水平全向辐射的套筒单极子天线和双锥天线,并且选取横向尺寸小(0.07?_(ma) _x)、增益较大的双锥天线作为天线单元,确定圆环半径为0.33?_(ma) _x,在方位面内组成了8单元均匀圆环阵列。最终,在工作频带内天线的VSWR在2以下,当阵列波束在方位面内全向扫描时,增益可以达到7dBi以上。对于空域自适应抗干扰技术,核心是算法对阵列接收信号的控制与计算。抗干扰功能采用运算速度快的SMI调零算法来实现,使形成的方向图在干扰方向上产生深的零陷;自适应体现在当干扰信号入射到阵列的角度发生变化时,算法也要进行实时的调整,使方向图上零陷的角度进行相应的变化,自适应通过MUSIC算法对干扰信号方向的实时检测来保障。此外,将调零算法与低副瓣综合技术相结合,最终的算法在实现自适应抗干扰的同时,提高了主瓣增益,降低副瓣,进一步提升了抗干扰性能。因为算法处理的是天线阵接收到的信号,但是阵元间的互耦会影响单元的方向图,使阵列接收到的信号发生改变,进而影响算法在实际应用中的效果。本文通过单元方向图重建的方法求解到阵列的去耦矩阵,然后又通过三次Hermite插值法求得全频带的去耦矩阵,将去耦矩阵应用到算法中,对阵列接收到的信号进行修正,消除了对算法的影响,最终算法与阵列结合的情况下,频带内对干扰信号的抑制都在80dB以上。


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