ADC量化位数对阵列天线GNSS接收机的影响

在处理全球卫星导航系统（Global Navigation Satellite System,GNSS）卫星信号时,针对模数转换器（Analog-to-Digital Converter,ADC）量化位数不同导致输出的信号信噪比下降的问题,推导了阵列天线波束形成后输出信号的信噪比理论计算模型,分析了ADC量化位数对阵列天线抗干扰GNSS接收机的性能影响。在7阵元天线且ADC量化位数为10的条件下,理论模型分析和数据仿真结果表明最大抗干扰能力约为85 dB。通过确定ADC量化位数与抗干扰GNSS接收机抗干扰能力之间的关系,其结论为工程应用中抗干扰GNSS接收机的ADC选型和设计提供了理论依据。     

模数转换对卫星导航抗干扰性能的影响分析

卫星导航应用突飞猛进,面对电磁环境越来越复杂,卫星导航接收机的抗干扰能力随之受到巨大关注。国内外学者对抗干扰滤波器的设计已经进行了非常广泛的研究,但卫星导航接收机作为一个整体,抗干扰滤波器只是其中一个环节。分析认为,在理想的抗干扰技术和有限的扩频增益条件下,干扰环境下的模数转换器(ADC)量化损耗是数字式接收机整体抗干扰能力的瓶颈所在。本文首先建立了抗干扰型接收机内部处理插入损耗评价标准,然后通过数值仿真实验,验证了在无限量化精度下,抗干扰滤波器对干扰的零陷可以无穷大并且插入损耗极小;接着探究了在连续波干扰(CWI)环境下ADC量化对接收机相关输出载噪比的损耗,最终得出了在指定量化位宽和量化间隔约束下的接收机的最大抗干扰能力。     

直扩数字接收机中AD量化比特数的确定

量化比特数的确定是IF数字接收机设计的关键。从高斯分布函数的角度，得到了不同量化比特数和量化电平下直扩系统的输出信噪比计算公式；对存在窄带干扰情况下AD量化比特数的确定给出了定量的分析。计算机仿真结果表明：无干扰时取4bit量化即可获得较好的接收机性能；干信比为24dB时，量化比特数应至少为6bit。     

基于FPGA的GNSS接收机抗干扰的设计

由于到达地面的GNSS信号很微弱,导致GNSS接收机极易受到干扰。特别是在作战时,敌方发射的强干扰对GNSS接收机影响很大,如果不施以抗干扰措施,接收机将无法正常工作。本文提出了频域——空域联合抗干扰的技术方案,仿真结果表明频域——空域联合抗干扰的算法比频域抗干扰算法和空域抗干扰算法性能更优越,在FPGA中用Verilog语言实现了该联合域抗干扰的算法。     

直接序列扩频接收机最优量化器设计

通常的ADC量化分析模型均基于均匀量化器,并忽略前端抗混叠滤波器的影响。针对扩频接收机伪随机码相关特性,建立一种新的最优量化器模型,整体考虑前端滤波器的影响,同时适用于均匀和非均匀量化器的设计。理论和仿真结果表明:当采样率满足奈奎斯特定理时,滤波器损耗和量化损耗可分离;在此基础上,利用极值理论直接推导出最优量化损耗计算公式及其最优量化值的解析解。最后,以数值形式给出量化损耗随量化字长、量化电平的变化关系,可用于指导直扩接收机的工程设计。      

一种多级GPS抗干扰接收机设

针对空时联合处理在GPS抗干扰方面应用时其性能取决于天线阵元数,从而带来计算量和体积增大的问题,提出了一种多级抗干扰GPS接收机的设计方法,在与空时联合处理同样的抗干扰性能的情况下具有较小的复杂度。最后给出的仿真结果表明其在减少运算量、提高抗干扰性能方面有优势。     

基于AD9640的无线接收机设计

本文以认知抗干扰为设计目标,从接收机的核心器件ADC入手,分析了设计时ADC的性能要求,并选择双通道A／D转换器AD9640,结合FPGA实现了中等频谱利用率的无线接收机设计、给出了PCB设计排版布线以及接收机实物调试方案。     

软限幅效应,量化阶数及取样间隔对直护数字匹配滤性能的影响

本文以典型的Ａ／Ｄ变换晨化器和改进型抖动噪声量化器粉列，研究了几个数字化参数对直接序列扩频数字匹配滤波／相关性能的影响，给出理论分析及计算机模拟结果。用最优化方法研究最佳软限幅问题；指出增加量化比特数与引入抖动噪声相比能更有效地改善系统性能，耐用只要采用三比特的量化就能使系统性能接近无穷量化的效果。     

单比特数字接收机

介绍了单比特电子战数字接收机的基本原理，该接收机在简化DFT算法的同时采用低比特A／D变换，降低了宽带电子战接收机的实现难度，克服了由于超宽带高速采样带来的一系列问题。分析了加窗对单比特接收机的性能影响，并给出了一种基于DSP的实现方法，在此基础上建立了一个单比特电子战系统测试系统。利用该系统通过仿真试验，详细研究了单比特接收机的虚警概率、检测概率及双信号动态范围，并与DFT接收机进行了比较，并指出除了双信号动态范围较小外，单比特电子战接收机的性能基本相同。增加输入信号的比特数是提高单比特电子战接收机双信号动态范围的有效方法，当采用2比特量化时该动态范围可以增加5dB。最后分析了该接收机的应用前景。     

GPS接收机空时抗欺骗干扰方法

本文研究了GPS接收机抗欺骗干扰问题。结合广义旁瓣对消器(GSC)和空时处理方法,提出用多级GSC(MG- SC)空时滤波结构进行欺骗干扰抑制,取得良好的效果。文中给出了抗干扰接收机的具体实现结构,仿真试验验证了该方法的有效性。     

A/D量化位数对抗干扰性能影响

数字接收机输入端的信噪比对其捕获性能具有较大的影响,文中通过理论和大量实验反正分析了量化位数对导航信号相对捕获峰值及信噪比的影响,并分析了在给定抗干扰指标下卫星导航抗干扰系统所需的最小及最多量化位数,为实现导航抗干扰系统时合理选择量化位数提供了理论依据。     

七通道抗干扰GNSS接收机射频前端设计

针对目前全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)普遍存在的抗干扰能力弱的突出问题,研制了一款七通道抗干扰GNSS接收机,通过利用多模组合导航抗干扰技术及级联/组合空域、时域与频域等多重抗干扰技术来应对复杂电磁环境应用的需求。重点介绍了抗干扰GNSS接收机射频前端的设计方法,通过数理推导给出了产品设计需求与整个射频前端及各级电路的设计指标之间的定量关系,从而提供了在已知设计需求的条件下进行产品正向设计的设计准则与方法。通过产品投产和测试,测试结果与设计需求吻合,从而验证了该套设计方法有效可行,同时该套准则与方法具有很强的普适性。与同类产品比较以及整机试验表明,该产品的抗干扰能力(主要体现为最大可承受干信比)较同类产品提升20 dB以上,证明产品具有一定的先进性。     

GNSS抗干扰技术综述

随着电磁环境的日益复杂、干扰技术的不断进步,全球卫星导航系统（Global Navigation Satellite System,GNSS）的各类应用受到了严重阻碍,在强干扰环境中,扩频增益不足以对干扰进行有效抑制,需采用各种抗干扰措施。对GNSS抗干扰技术进行了分类,概述了不同抗干扰技术的研究现状及进展,并对GNSS干扰源与干扰类型进行了归纳总结,给出了不同干扰类型对应的抗干扰方法,进一步对比分析了几类常见自适应算法的性能,最后指出了GNSS抗干扰技术未来的研究趋势。     

基于DOP值的暗室天线组合优选设计

基于卫星导航接收机抗干扰测试环境的建设在终端测试中有着至关重要的作用。通过分析建设抗干扰环境的需求,从系统总体和软硬件设计的角度介绍了一种基于导航信号定位精度因子(DOP)的暗室天线组合选择方案。在关键技术分析后给出了系统仿真方案与性能测试方法、结果分析和结论。该方法能够为微波暗室的多发射天线开孔改造以及空分抗干扰接收机测试环境的构建提供一种设计依据。     

利用深限幅简化的MPPSK接收机

针对多元位置相移键控(MPPSK)系统因信道衰落、脉冲干扰和信号起伏等原因引起包络起伏而导致的判决困难,利用数字冲击滤波器可将信号的相位跳变转化为幅度冲击的特殊滤波机理,对接收信号采用高速比较器取代ADC进行深度限幅。一方面增强了接收机的抗干扰能力,简化了硬件实现;另一方面即使对于衰落信道,也基本能保证冲击滤波器输出的信号包络的稳定,从而可以采用固定的判决门限简化解调计算,并提高MPPSK接收性能。     

卫星导航接收端抗干扰性能测试平台构建方法

针对空间电磁环境的日益复杂化,卫星导航接收端抗干扰性能成为北斗用户密切关注的问题,为了测试动态导航接收端的抗干扰性能,提出一种室内无线抗干扰性能测试系统构建方法。采用基于灰色关联分析的场景映射方法、基于脚本的仪表驱动技术,结合信源模拟设备、微波开关、微波暗室等构建半实物仿真平台。不断调节干扰信号发射端输出功率,改变接收端有效载噪（C/N0）,据此获得导航接收端失锁时的输入信干比（J/S）。仿真结果表明:通过干信比与有效载噪比的关系曲线,实现对接收端的抗干扰性能测试,为卫星导航接收端抗干扰性能测试提供测试平台。     

一种基于微波暗室的大角域卫星导航接收机测试场景构建方法

提出了一种基于微波暗室的大角域测试场景构建方法,该方法利用已有42射频面阵,采用多状态联合校准方法对面阵天线单元到接收机的信号幅度和相位进行校准,以及采用灰色关联分析方法将外界环境下的卫星星座、动态干扰在微波暗室内实现逼真映射,构造最大视场角为160的半实物抗干扰测试场景。仿真测试结果表明:暗室天线单元与实际场景下的卫星星座在角域关系下最大误差在高增益3 dB 波束宽度内,暗室模拟的动态干扰与实际环境下到达接收机的功率基本一致;最后实现了对多波束抗干扰接收机的测试,并通过干信比与有效载噪比的关系曲线说明了该方法能够在室内实现导航接收机测试环境的逼近模拟,并准确地测试出多波束接收机的抗干扰性能。     

Receiver Performances Considering Effects of Gain Control and Quantization in FDM-Based Narrowband Communication Systems

In wireless receivers, in order to prevent the saturation of a received signal in an analog-to-digital converter (ADC), an automatic gain control (AGC), which maintains the amplitude of an analog signal at an appropriate fixed level, is frequently employed. This paper discusses the effects of gain control and quantization in the AGC and ADC on the receiver performance in frequency division multiplexing-based narrowband communication systems. Each communication channel is very narrow in these systems, so the channels are packed without breaks, making it difficult to extract the desired signal using an analog bandpass filter. Therefore, other multiple communication signals are in-band interference signals in these systems. In comparison with a single interference signal, a peak amplitude of multiple interference signals is greater than the that of single interference signal given the same interference power. It is well known that signals having a large peak value cause the degradation of bit resolution due to the AGC and ADC processes. The purpose of this paper is to provide a theoretical and numerical analysis of the effects of gain control and quantization on the receiver performance in such an environment. The analysis results indicated that (i) in-band interference signals decreased the bit resolution of the desired signal amplitude because of these processes and (ii) the effects of these processes depend on the amplitude intensity and the number of in-band interference signals, given the same interference power.     

一种幅度量化误差补偿策略

为了降低幅度量化对阵列天线性能的影响,以对数字衰减器控制的一维等间距侧射阵进行泰勒加权为例,仿真分析常见的量化策略对方向图副瓣电平及增益损耗的影响.提出一种统计平均意义下增益保持的适当二可能值法幅度量化误差补偿策略,可在保证增益损耗偏移量统计平均为零的前提下降低幅度量化误差对副瓣电平的影响.在此基础上对量化决策概率进行实时更新,得到改进的增益保持的适当二可能值法,在保持改进前副瓣电平水平的基础上进一步降低了增益损耗偏移量.最后将其推广至可分离型二维阵列,并给出目前工作的不足及进一步研究的建议.