無線電抗干擾設備的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于無線電導航和通信領域，具體涉及一種無線電抗干擾設備。
【背景技術】
[0002] 無線電導航和通信設備，廣泛應用于各種精確打擊武器的制導、通信和測控、以及 武器實驗場高速武器的跟蹤和精確軌道測量中；但以上無線電通信和導航接收的無線電信 號通常很微弱，如GPS信號到達接收機的功率一般在-130dBmW左右，等于1000英里外1個 25W燈泡的發(fā)光強度，這樣微弱的信號非常容易遭到干擾。試驗證實：功率為IW的調頻干 擾，可以使半徑為22km內的GPS接收機不能工作。當干擾距離增加一倍時，發(fā)射功率只需 增加6dB。這種干擾機使用高增益的全向天線，在視距范圍幾百公里內的導航用戶都將受到 干擾。如圖1所示，為干擾源離接收機不同的距離(橫軸表示)時，衛(wèi)星導航接收機能夠容忍 的最大干擾信號比。例如100W的干擾機，距離1000米時，接收機感知到干擾電平和有用信 號功率比（簡稱：干信比J/S，記為J/S)為90dB。對于沒有做任何抗干擾處理的軍碼導航 接收機（P (Y))接收機，最大的干信比J/S為34dB。對于經過一般抗干擾處理的P(Y)接收 機，最大的干信比為44dB。一般的民用接收機能夠容忍的J/S只有22dB。而此時干擾機形 成的干信比J/S為90dB，遠遠大于以上各接收機的抗干擾門限，以上各接收機將在這種干 擾環(huán)境無法正常工作。目前市場上出現了一系列針對在強電磁干擾環(huán)境下的無線電抗干擾 電子設備。這些設備一般采用利用陣列天線，采用空域濾波的方式，進行干擾壓制。目前， 一般可以抗擊60dB到90dB的無線電干擾。目前還沒有出現抗干擾能力更強的無線電抗干 擾設備。
[0003] 目前，常規(guī)的抗干擾算法為空域自適應濾波。其基本原理是，接收無線電信號的天 線不是采用一個天線，而是采用N (N>3)個天線組成的天線陣列來同時接收無線電信號。 利用干擾信號和有用信號一般不是同一個方向的特征來區(qū)分干擾信號和有用信號，對同時 接收到N路信號進行不同的移相和加權，然后相加，使得干擾信號進行對消，而有用信號沒 有被對消，從而在空域中消除了無線電信號干擾，如圖2所示。圖3所示為【背景技術】的具 體實施方式：假設有N (N>3)個天線同時接收無線電信號，將天線收到的信號分別為記為 其中第m個天線單元接收到的信號記為：
上式中，為信號幅度，為信號頻率，為信號相移?？垢蓴_信號處理的方法是， 通過分析N個接收信號雜愁的特征，計算出對每一路天線信號進行相位移動 S5.和幅度加權 < 值，然后在進行求和，得到合成后的信號爹
目前的抗干擾接收機采用如圖4、圖5所示的設備方案，接收N個天線信號的微弱射頻 信號，通過N個并行的射頻接收機模塊，進行濾波、變頻放大、濾波、放大到一定強度的中頻 信號，然后通過模數轉換器（ADC)進行量化處理。送入數字信號處理模塊處理，采用空時自 適應濾波算法，識別和剔除各種強電磁干擾信號，然后在基帶信號處理模塊內合成，然后再 通過數模轉換器（DAC)，進行數字域到模擬域轉化，再次調制到給定的頻率，形成剔除干擾 信號的無線電信號，送入到接收機。可以看出，這種抗干擾處理的主要特點是，對各個天線 陣信號進行加權移相是在進行ADC量化后進行的，加權移相本身也是數字化方式。這種方 案的優(yōu)點是加權移相完全是在數字域上進行，利用一般的FPGA/DSP器件可以非常方便實 現。對射頻的要求不是很高，射頻比較簡單。目前市面上的抗干擾設備基本是這種方案。
[0004] 以上方案的主要問題是抗干擾能力有限，主要原因是，其需要將天線接收到的微 弱無線電信號放大到幅度比較大中頻信號，才能夠被ADC器件采集到。ADC器件的特點是， 只有到送入到ADC前端的信號達到一定的強度后，才能被采集到。例如對于ADI公司生產 的14位精度、125MSPS的AD9258器件，進入ADC前端的信號至少大于一 55dBmW，才能被采 集到。一般來說，中頻信號必須達到ADC的最小量化電平以上3到6dB才能被采集到，否則 會讓信號淹沒在ADC本身的噪聲中。
[0005] 射頻信號本來是非常微弱的，例如對于衛(wèi)星導航信號，20MHz帶寬的射頻熱噪聲 電平只有一 99dBmW，而ADC的噪聲電平大致在-55dBmW。因此，射頻的放大倍數G至少 為-55dBmW -（一 99dBmW)= 44dB。如此大的放大倍數，對于強干擾信號是不利的。例如， 如果射頻的放大倍數G維持為44dB，此時天線入口的輸入信號_最大只能達到_ 一 44dBmW才能放大到中頻OdBmW的信號?？紤]到強信號產生的非線性失真，實際輸入信 號比該信號一 44dBmW還小至少6dB以下，因此最大輸入信號將小于一 44dBmW - 6dB = - 50dBmW。因此，實際可以達到的抗干擾能力為一 50dBmW -（一 130dB) = 80左右。
[0006] 可以看出，只有降低ADC的底噪聲電平，才能降低射頻接收機的放大倍數G，從而 提高最大的能夠進入到射頻接收機的干擾信號電平。受ADC成本、器件工藝的限制，目前 ADC的底噪聲電平幾乎已經達到了工藝的極限，很難再大幅度降低。這是傳統(tǒng)方案的抗干擾 能力無法進一步大幅度提升的主要原因。

【發(fā)明內容】

[0007] 發(fā)明的目的在于提供一種能夠有效提高抗干擾能力的無線電抗干擾設備。
[0008] 本發(fā)明提供的這種無線電抗干擾設備，包括天線陣列采樣模塊、濾波模塊、放大 和移相模塊、模擬/數字轉換模塊（ADC模塊)、移相和加權計算模塊以及求和模塊；天線陣 列采樣模塊采樣信號后，通過濾波器模塊濾波，直接送入放大和移相模塊，放大和移相模塊 輸出的信號通過模擬/數字轉換模塊（ADC模塊）進行數據轉換后送入移相和加權計算模 塊，移相和加權計算模塊形成相位移動值和幅度加權值控制量，送回放大和移相模塊，對放 大和移相模塊的相位移動值和幅度加權值進行修正，放大和移相模塊采用修正后的幅度加 權值和相位移動值對經過濾波的采樣信號進行幅度加權和相位移動，再輸出信號到求和模 塊，通過求和模塊求和后，輸出信號。
[0009] 所述放大和移相模塊采用射頻接收通道，包括可變放大器和移相變頻器。
[0010] 所述移相和加權計算模塊采用復數加權和計算模塊，為數字信號處理電路。
[0011] 所述可變放大器和移相變頻器，包括正交下變頻器、濾波器和矢量調制器。正交下 變頻器的輸入端與經過濾波的天線采集信號連接，正交下變頻器輸出兩路I/Q正交信號， 經過濾波后再次送入一個矢量調制器進行精密的移相處理，矢量調制器的輸出端與模擬/ 數字轉換模塊(ADC模塊）量化端連接，同時復數加權和計算模塊輸出的相位和幅度控制量 輸入矢量調制器模塊。
[0012] 所述數字信號處理電路采用DSP或FPGA器件電路。
[0013] 本發(fā)明還提供一種用矢量調制器進行移相的方法；所述矢量調制器的相位和幅 度控制量是由移相和加權計算模塊產生，移相和加權計算模塊根據空域自適應算法，首 先產生相位移相控制信號和幅度加權控制信號k"，然后根據（K、kjf彡成大小分別為 Ic0s(Ci)ni)、IcniSin(Ci)ni)的控制電壓送入矢量調制器的幅度和相位控制端，矢量調制器根據 控制電壓信號完成相位移動和幅度加權運算。
[0014] 本發(fā)明，在信號進入模擬/數字轉換模塊(ADC模塊)量化前進行加權合成，在模擬 域上進行加權合成，從根本上回避了模擬/數字轉換模塊(ADC模塊)的底噪聲問題，使得射 頻的放大倍數G能夠遠遠小于44dB，從而使得更強的干擾也可以得到線性放大并被后續(xù) 電路消除掉，從而在根本上提高設備的抗干擾指標；本發(fā)明考慮了電路的非線性效應，從天 線射頻輸入的最強干擾電平可以達到一 35dBmW時，頂D3可以達到66dB，此時，干信比J/S 可以提升至少15dB (兩個方案的最強電平比一 35dBmW -（一 50dBmW));如果進一步降低射 頻的增益時，還可以將抗干擾水平進一步提高；采用基于矢量調制的方式進行移相，從而解 決射頻移相和加權問題，這種方式精度高，具有連續(xù)可調的優(yōu)勢；本發(fā)明相對于傳統(tǒng)的抗干 擾方案，數字信號處理模塊更加簡單，不需要進行數字合成處理、調制發(fā)射處理；當加權系 數和移相值的控制值計算完畢，再通過DAC變成模擬信號，送入到射頻接收機相應的電路 模塊；矢量調制器本身是模擬器件，考慮到元器件的雜散效應，以上的：_#ii 有可能送出的控制量和實際得到的控制量存在電路誤差偏差，按照目前的設計，可以有效 的消除這種偏差，主要原因是移相控制、加權處理后的中頻數據送入到模擬/數字轉換模 塊(ADC模塊）進行采