应用星载多波束调零天线进行

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1、万方数据空间电子技术2002年第3期应用星载多波束调零天线进行*跳频跟踪干扰抑制陈长征①王华力②(解放军理工大学通信工程学院，南京210016)摘要本文将多波束调零技术与跳频技术相结合，提出了一种新的基于线性约束差分恒模算法的跳频跟踪干扰抑制方案。该方案干扰抑制速度快，对系统误差不敏感，能对快速跟踪干扰进行有效抑制。关键词线性约束差分恒模算法跳频通信跟踪干扰干扰抑制1引言上行干扰是卫星通信面临的主要干扰威胁，跳频和自适应调零天线是通信卫星常采用的两种抗干扰手段。其中自适应调零天线可在对原有通信体制基本不作改动或仅作很少改动的基础上有效提高通信卫星的抗干扰能

2、力而受到人们的重视。但是自适应调零天线是利用天线的空间鉴别能力来进行干扰抑制的，当所需信号和干扰信号来向靠得很近时，其抗干扰能力将受到很大影响。跳频技术正好相反，它是利用所需信号和干扰信号的不同频率特性来进行干扰鉴别的，其抗干扰能力与所需信号和干扰信号的夹角无关。将调零天线和跳频技术相结合可进一步提高军用卫星的抗干扰能力。调零天线与跳频技术有两种结合方式。一种是先调零后解跳，利用获得的调零增益来提高跳频系统的同步与解跳能力。但是跳频系统为提高抗干扰能力其跳频带宽通常是相当宽的，一般可达到几百MHz，同时在跳频带宽内存在的信号源数目也相当多，这就要求调零天线

3、不但具有宽带调零能力，还应具有相当大的调零自由度，这无疑增加了调零天线的实现难度。另一种是先解跳后调零，此时调零天线需处理的是解跳后的窄带信号，实现比较方便，目前人们普遍采用这种方式来进行干扰抑制。对跳频通信系统而言，其在各跳频点面临的干扰威胁按照干扰到达时刻可分为两大类：一类是当所需信号跳到某一跳频点时已经存在的干扰，如部分频带干扰、多音干扰、梳状干扰等；另一类是在所需信号之后到达的干扰，如跟踪式干扰、转发式干扰等。文献‘到给出了一种双级*基金项目：国防预研基金项目OOJ20．4．1．JB3805①博士②副授收稿日期：2002—09—04万方数据2002

4、年第3期陈长征：应用星载多波束调零天线进行跳频跟踪干扰抑制25调零处理系统的实现框图(见图1)，它由三个阵列单元构成，能对付两个干扰(每种类型一个)。第一级波束调零用于对付所需信号到达前该跳频点存在的干扰(第一种类型干扰)。此时该跳频点上仅有干扰信号存在，通过对阵列输出进行采样利用某些自适应算法就可在干扰到达方向形成零点。当所需信号到达后，维持第一级调零系统的权矢量不变，此时对消器输出就仅含所需信号和所需信号之后到达的干扰信号。第一级调零问题可采用最大化算法及其改进来得到有效解决(见文献u儿副)。第二级处理器用于抑制跟踪干扰，为此Eken提出了一种DUVA

5、LL干扰抑制方案，该方案能对相关干扰进行有效抑制，但它结构复杂(需要多个对消器)，只能用于均匀线阵，要求对阵列进行严格校正，在多波束天线系统中无法应用。线性约束差分恒模算法(L(删)能在存在多个干扰信号的情况下准确捕获所需信号，对干扰信号进行抑制。本文将着重研究星载多波束天线条件下跳频跟踪干扰的抑制问题，提出一种基于LCI)CM算法的跳频跟踪干扰抑制方案。2线性约束差分恒模算法考虑一K元自适应阵，其输入信号矢量和阵列权矢量分别记为和，则波束形成器输出可由下式得到第1级阻塞干扰抑制第2级跟踪干扰抑制埘卜{跟踪干扰掰H抑制器1．．．．．．．●t．．．一．．．●

6、图1双级调零处理系统实现框图y(砚)=wH(咒)z(咒)(1)式中(·)H代表共轭转置。假设所需信号具有恒包络，而干扰的存在引起接收信号的起伏。恒模算法(CMA)的目的是在统计意义恢复y的恒包络特性，从而实现干扰抑制。这可通过使下述代价函数最小来实现Q(加)=E[I，一Iy⋯。](2)式中E[·]代表统计平均；p和q的取值影响算法敏感性和收敛性能，一般取1或2；o为目标模值，该值可按实现方便任意选取，通常取为1。CMA算法实现简单，但它存在干扰捕获问题。当干扰也具有恒包络特性特别是干扰功率较大时，吣算法可能捕获到干扰信号而不是所需信号。这可通过在代价函数(

7、2)式中引入导向矢量约束wHa0=1来解决，式中a0为所需信号的导向矢量(阵列响应矢量)。但是导向矢量约束的引入，将导致目标模值d不能再任意选取，而必须作为一个参数与权矢量一起放在代价函数中进行优化，这样就降低了收敛速度，同时当巧初始值选择不当时还可能造成算法不收敛。线性约束差分恒模算法(I，C】D(、M)通过对(2)式代价函数进行适当修正，避免了目标模值的搜索，提高了收敛速度。其权矢量通过求解下述最优化问题得到的：f彬i誓{E[Iy(咒一1)I’一Iy(，z)l’I9]}<州州(3)【wH(n)an=13基于LCDCM算法的跳频跟踪干扰抑制方案L(、I)

8、CM算法存在的一个主要问题是约束矢量的产生问题，也就是所需信号阵列