[发明专利]一种阵型可配置的自适应天线阵抗干扰方法及装置

说明书

本发明属于天线技术领域，尤其涉及一种应用于阵列接收机的阵型可配置的自适应天线阵抗干扰方法及装置。该方法包括步骤：(S1)阵型初始化：从M个天线阵元中随机选取N个阵元组阵；(S2)估计目标信号和干扰的入射方向；(S3)判断目标信号或干扰的入射方向是否改变，若未发生改变，则进入步骤(S7)，否则进入步骤(S4)；(S4)计算每种组阵方式下目标信号及干扰的导向矢量；(S5)计算每种组阵方式对应的相关系数；(S6)选择相关系数绝对值最小的组阵方式作为最优阵型；(S7)进行抗干扰处理。该装置包括天线单元、数控开关矩阵、射频单元和数字处理单元；本发明在不显著增加成本的基础上可显著提高阵列接收机的抗干扰性能。

技术领域

本发明属于天线技术领域，尤其涉及一种应用于阵列接收机的阵型可配置的自适应天线阵抗干扰方法及装置。

背景技术

目前，天线阵已经广泛应用于卫星导航、无线通信、雷达、声纳等系统中，其主要目的之一就是为接收机提供可靠的干扰抑制能力。基于单天线的时频域抗干扰方法在抑制窄带干扰上具有明显的效果，但当干扰的带宽超过目标信号带宽的10％时，其抗干扰性能将显著恶化。与单天线抗干扰方法不同，基于天线阵的抗干扰方法是从空间来向上对干扰和目标信号进行区分，只要干扰和目标信号入射方向的差异足够大，天线阵都能对干扰进行有效抑制，并且对干扰类型不敏感。正因为如此，天线阵抗干扰技术成为了目前各类接收终端最为有效的干扰抑制手段。

与单天线接收机相比，天线阵接收机需要多个天线阵元和多个射频通道，因此其成本将大大增加。组成射频通道的射频器件一般都比较昂贵，且频率越高，价格越高，相对而言，天线阵元的价格则较为便宜。另一方面，现有研究表明，在阵元数目一定的条件下，天线阵的阵型对抗干扰性能有显著的影响。例如，对于圆形阵列来说，当干扰从某些方向入射时，干扰导向矢量与目标信号的导向矢量有很强的相关性，这时天线阵在抑制干扰的同时也将抑制掉目标信号。在这种情况下，如果改用方阵或其他阵型，可能将减弱干扰导向矢量与目标导向矢量之间的相关性，从而获得更好的抗干扰性能。然而，目前绝大部分阵列接收机均采用的某种固定阵型的天线阵，其抗干扰性能仍存在较大的提升空间。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种阵型可配置的自适应天线阵抗干扰方法及装置，与传统的固定阵型的天线阵抗干扰方法及装置相比，本发明能根据具体的信号干扰场景自适应地改变天线阵的组阵方式，从而大大提高阵列接收机的抗干扰性能。具体技术方案如下：

一种阵型可配置的自适应天线阵抗干扰方法，包括下述步骤：

(S1)阵型初始化；从M个天线阵元中随机选取N个阵元组阵，得到初始阵型，其中N为阵列接收机射频通道的数目，M为天线阵的阵元总数；

(S2)估计目标信号和干扰的入射方向；

(S3)判断目标信号或干扰的入射方向是否改变，若未发生改变，则进入步骤(S7)，否则进入步骤(S4)；

(S4)计算每种组阵方式下目标信号及干扰的导向矢量；

(S5)计算每种组阵方式对应的相关系数；

(S6)选择步骤(S5)中相关系数绝对值最小的组阵方式作为最优阵型；

(S7)进行抗干扰处理，根据最优阵型下的目标信号的导向矢量和干扰的导向矢量，采用MVDR算法计算抗干扰权值，并对N个射频通道的输出进行加权求和得到阵列输出；返回步骤(S2)循环执行步骤(S2)至(S7)，完成目标信号接收和干扰抑制。

优选地，所述步骤(S4)的具体过程为：

设从M个天线阵元中选取N个阵元组阵，共有L种组阵方式，对于第l种组阵方式，其中l＝1,2,…,L，目标信号的导向矢量按如下公式计算：