[發明專利]一種星載相控陣天線自適應抑制干擾的方法

有效

• 申請號: 201310382913.X
• 申請日: 2013-08-28
• 公開（公告）號: CN103475394A
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發明（設計）人: 石偉;樓大年;張寧;夏猛
• 申請（專利權）人: 西安空間無線電技術研究所
• 主分類號: H04B7/04
• 分類號: H04B7/04
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 安麗

技術領域

本發明涉及一種星載相控陣天線自適應抑制干擾的方法，能夠廣泛地應用在相控陣天線、以及星載調零天線系統中，屬于電子抗干擾技術領域。

背景技術

目前出現的相控陣天線抗干擾的方法很多，當干擾入射來自主瓣時，可以通過調整天線饋源權值的方式，在干擾方向上形成波束零點。

傳統的波束形成技術在干擾方向產生零點的同時，會同時產生兩個嚴重的缺陷：一是旁瓣電平升高，二是主瓣嚴重變形。當然可以使用閉環迭代的自適應算法，通過不斷迭代的方式，對波束形成的權值進行優化克服上述缺陷，但是同時也帶來收斂速度慢的問題，影響了相控陣天線抗干擾自適應調節的速度。

覃嶺等人提出了一種基于寬帶圓陣的自適應波束形成方法。該方法利用DOA估計得到主瓣內干擾源的方位，然后構造阻塞矩陣對信號進行干擾消除的預處理，再使用MVDR算法計算波束形成的權值。在該方法中，阻塞矩陣的干擾消除預處理環節，其目的僅是為MVDR的計算消除協方差矩陣估計中信號混入的問題。該方法采用自適應閉環結構導致天線調零權值計算不能快速收斂。

廖桂生等人提出一種星載賦性天線調零算法，該算法基于干擾源方位的估計，采用主波束保形的波束置零算法，以達到對主波束保形和多個干擾進行抑制的目的。該方法是一種開環的調零算法，當主瓣內存在一個干擾時有較好的表現。而當主瓣內存在兩個或兩個以上干擾時，會導致主瓣產生嚴重的畸變，影響兩個零點之間范圍內的用戶通信。

James?E.Dupree等人提出了一種通過閉環迭代求相控陣天線調零權值的方法，該方法使用一種梯度跟蹤，并且對權值計算方向圖之差進行約束的方式。在該方法中，梯度跟蹤利用了一種簡單的硬件實現方式，減少了硬件開銷的同時也增大了收斂所需的時間。

John?M.Trippett等人提出一種自適應調零天線系統。這種調零天線系統同時兼顧了較好的天線波束保形與干擾抑制能力。在抑制干擾中，使用了一種稱之為特征向量調零的，逐步迭代的零點步進策略。這種算法盡量使調零后的天線方向圖與原方向圖在幅度和覆蓋范圍上接近。這種算法在提供更好的零點收斂的同時，也極大的增加了硬件的復雜度，并且該系統采用閉環收斂算法，沒有采用開環算法提供調零權初值，因此需要一定的迭代次數，無法對干擾進行快速實時的響應。

以上背景技術均未采用由開環算法計算調零權初值，并且使用閉環迭代算法對自適應調零權進行優化的方法。

發明內容

本發明的技術解決問題是：克服現有技術的不足，提供一種相控陣天線自適應抑制干擾的方法，實現了當相控陣天線收到干擾信號時，能夠快速響應生成調零權值，并且能夠對權值進行不斷的優化使得相控陣天線完成快速準確調整。

本發明的技術解決方案是：

一種星載相控陣天線自適應抑制干擾的方法包括步驟如下：

（1）對干擾源進行定位，通過開環的保形算法計算調零權值，并根據此調零權值調整相控陣天線波束形成網絡的權值；

（2）對當前調零權值的干擾抑制效果進行評估，判斷是否達到干擾抑制的效果，若達到干擾抑制效果，則波束形成網絡的調零權值調整結束，否則進入步驟（3）；

（3）通過閉環迭代的方法對當前調零權值進行優化，更新當前調零權值并回到步驟（2）。

所述的開環保形算法計算調零權值的具體步驟如下：

（a）設定約束條件，建立方程組

Δε=min{|w-w_q|}?????????????????（1）

w^Hβ=f

其中，w_q為無干擾時相控陣天線波束形成網絡的權矢量；w為相控陣天線波束形成網絡調整后波束形成網絡的權矢量，w^H表示w的共軛轉置；β為干擾入射角度的單位方向矢量；f為對干擾抑制的約束條件；

（b）通過拉格朗日乘數法，由式（1）可計算出調零權值：

w=(I-β(β^Hβ)^-1β^H)w_q+fβ???????????（2）

所述閉環迭代的方法對調零權值優化的具體步驟如下：

（a）對波束形成網絡之前和之后的信號進行相關運算：

γ(n)=Φ_nw(n)??????????????????????（3）

其中，Φ_n表示第n步迭代中輸入饋源信號的協方差矩陣，其中n=1,2,3,…；w(n)表示第n步迭代中的調零權值；