[发明专利]低轨星载智能天线接收系统及方法

说明书

本发明涉及一种低轨星载智能天线接收系统及方法，接收系统由N个单元天线构成的阵列天线、N路数字接收机和自适应抗干扰智能天线数字电路组成；该智能天线接收系统采用零陷抗干扰数字多波束形成技术和多目标角度估计技术，可以同时形成捕获波束和跟踪波束，跟踪波束指向根据用户角度估计结果或者卫星轨道特性实时调整，捕获和跟踪波束的干扰零陷位置根据干扰角度估计结果或者卫星轨道特性实时调整。本发明能够快速定位干扰和目标，在空域形成零陷方向图抑制动态变化的干扰，特别适合低轨卫星对地通信的智能天线系统。

技术领域

本发明属于卫星通信领域，具体涉及一种具有空域自适应抗干扰能力的低轨星载智能天线接收系统及方法。

背景技术

低轨通信卫星/载荷距离地球近，具有传播时延短、路径损耗低、便于用户终端小型化等特点。另外，低轨通信卫星/载荷一般体积相对较小，便于快速吸纳最新技术，而且发射费用较低，发射准备周期较短，能短时间内机动发射，系统稳健性强。我国幅员辽阔，地形复杂，人口众多，且分布不均，对于大容量宽覆盖的实时低轨卫星通信有强烈的现实需求和军事需求。

随着低轨卫星通信应用领域的不断扩展，原来采用低增益弱方向性天线或者简单赋形波束天线已无法满足应用的要求，需要高增益的同时多波束收发天线覆盖感兴趣的区域。全球星和铱星移动卫星通信系统，采用多组复杂的功率分配网络、Butler矩阵或固定移相器来实现多个波束全球无缝覆盖。这些系统的对地覆盖多波束接收天线存在以下问题：(1)同时多波束方向图在轨自主重构能力不强；(2)通信过程中用户在多波束间切换管理困难；(3)无法通过空域在轨进行强有源干扰抑制。

发明内容

本发明针对有限突发用户的低轨卫星扩频通信系统/载荷的上行链路，提出了一种具有空域自适应抗干扰能力的低轨星载智能天线接收系统。

实现本发明目的技术方案为：一种低轨星载智能天线接收系统，该系统由N个单元天线构成的阵列天线、N路数字接收机和自适应抗干扰智能天线数字电路组成；

自适应抗干扰智能天线数字电路包括捕获波束形成模块、阵元基带信号积累模块、干扰角度估计模块、用户和干扰角度估计模块和跟踪波束形成模块；

所述阵列天线用于接收电磁波信号，所述N路数字接收机用于将电磁波信号转换成N通道基带信号；N通道基带信号同时发送给捕获波束形成模块、阵元基带信号积累模块、干扰角度估计模块和跟踪波束形成模块；

所述捕获波束形成模块用于根据零陷抗干扰数字多波束形成方法形成捕获波束，所述干扰角度估计模块用于通过多目标角度估计方法估计空域中干扰的角度位置，所述阵元基带信号积累模块用于通过解扩和积累以提升N通道基带信号的信噪比，并将提升信噪比后的信号发送给用户和干扰角度估计模块，所述用户和干扰角度估计模块用于通过多目标角度估计方法估计空域中用户的角度位置，所述跟踪波束形成模块根据空域中干扰的角度位置以及空域中用户的角度位置形成跟踪波束。

一种跟踪波束和捕获波束形成方法，包括以下步骤：

步骤1，阵列天线接收电磁波信号；

步骤2，N路数字接收机将电磁波信号转换成N通道基带信号，同时发送给捕获波束形成模块、阵元基带信号积累模块、干扰角度估计模块和跟踪波束形成模块；

步骤3，捕获波束形成模块根据零陷抗干扰数字多波束形成方法形成捕获波束；

干扰角度估计模块通过多目标角度估计方法估计空域中干扰的角度位置；

阵元基带信号积累模块通过解扩和积累以提升N通道基带信号的信噪比，并将提升信噪比后的信号发送给用户和干扰角度估计模块；

用户和干扰角度估计模块通过多目标角度估计方法估计空域中用户的角度位置；