多阵元自适应处理天线的射频通道研究

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“北斗二号”(BD-2)卫星定位系统是我国独立研制的新一代卫星导航定位系统,北斗二号导航系统建成以后,将可以提供与GPS、GLONASS系统相当的导航定位、测速和授时功能。目前,对于卫星导航系统在接收方面存在两大难题:一是到达地面的卫星信号强度及其微弱;二是接收机极易受到压制式的射频干扰。对我国而言,最具现实意义的抗干扰措施就是采用多阵元自适应处理天线抗干扰方案。整个抗干扰系统主要由四个单元组成:一是由四个阵元组成的天线阵列;二是射频接收单元;三是自适应数字信号处理单元;四是信号恢复单元。本文主要是研究设计针对BD-2(B3)频段(即中心频率为1268.52MHz)的抗压制式干扰的四阵元自适应处理天线的射频接收单元和信号恢复单元。主要包括B3频点的四个接收信道、B3上变频信道、本振电路、时钟电路。由于抗干扰天线会接收到不同强度的带内带外的干扰信号,因此如何保证各接收通道的高灵敏度、优良的选择性和大动态性能,并同时保证4个接收通道间的增益和相位的一致性,将是整个射频单元设计的关键,也是将系统的抗干扰算法的性能发挥到极致的前提。本文研究的核心内容就在于此。本文主要根据整个系统所提出的抗干扰指标来研究多通道射频信道的设计方法,其中主要包括信道各种参数的指标估算与分配,并研究增益、噪声系数、线性度、相位噪声及幅相一致性等指标对系统抗干扰性能的影响。考虑到紧凑性设计,本文使用一简单的移相网络和可变增益网络来对信道的幅相一致性进行矫正。本文不仅研究信道整体的设计,还研究了低噪声放大器和低相噪PLL频率源的设计。由于本振信号的相位噪声好坏将直接影响整个射频信道的性能,而PLL频率合成器由于其应用方便灵活,频率范围宽等优点广泛应用于现代通信与雷达设备的本振频率源,本文研究设计了两PLL频率合成器分别作为射频接收单元和上变频单元的本振源,并对PLL的相位噪声做了较为详尽的分析。最后所设计的信道应用于实际的自适应阵列天线抗干扰系统当中,通过单独对射频通道各单元的的测试,证明所设计的射频信道满足系统所要求的各项的电性能指标,达到了设计目的。
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