GPS天线阵抗干扰射频前端设计天线阵抗干扰射频前端设计
卫星导航定位系统的抗干扰技术研究意义重大。基于天线阵列的抗干扰技术需要同时采集多路GPS天线信号,
而通用GPS接收机大多只能接收单路天线信号,难以满足需求。为此,设计了一种四元天线阵列的GPS抗干扰
射频前端。通过四元天线阵列分别接收四路GPS信号,经过低噪声放大器、射频滤波器、下变频到中频信号,
以供给后级A/D采样,经抗干扰模块后达到抗干扰目的。最后,对此射频前端进行整体电路测试,并给出了测试
结果。经实际应用,验证了该系统方案的可行性。
0 引言引言
全球定位系统(Global Position System,GPS)卫星发射的信号功率小,到达地面信号微弱,再加上无法预料的恶劣环境以
及专用GPS干扰机
[1]
的出现,这些都会直接导致GPS信号受到干扰,严重时甚至无法正常工作
[1-2]
。因此,为了使GPS接收机
能够应付更加复杂的环境,提高其自身的抗干扰能力,开展GPS抗干扰技术的研究得到了广泛的关注
[3]
。
目前针对GPS抗干扰技术的研究主要包括自适应天线阵列
[4]
、天线增强、前端滤波技术
[5]
、码环跟踪
[6]
以及空时自适应信号
处理等技术。自适应天线阵列技术能够抑制多种干扰,是该领域的主要研究模型
[7]
。该模型要求同时接收多路卫星信号。现有
GPS接收机射频前端主要接收一路或两路信号
[8-9]
,不能满足要求。因此,本文设计了四元天线阵列GPS抗干扰射频前端。方
案采用了低噪声、滤波、混频、锁相环、自动增益控制等技术模块。与文献[10] GPS射频前端相比,本设计输出中频较低,
相差达40 MHz,能够降低损耗,提高信号稳定度,便于后续处理。
1 总体设计总体设计
GPS接收系统包括卫星天线、射频前端、基带信号处理三个部分。在超外差接收机中,射频前端的功能是对GPS信号进行
信号调理,下变频到中频段,为后续A/D采样提供信号。
天线阵列射频前端是在上述基础上进一步设计。如图1所示,系统由4路构成。每一路信号链路包括低噪声放大器(Low Noise
Amplifier,LNA)、频带限制滤波器(Band Limiting Filter,BLF)、混频器(MIXER)、锁相环(Phase Locked Logic,PLL)、自动
增益控制器(Automatic Gain Control,AGC)、中频放大器(Amplifier,AMP)。
天线采用均匀直线阵列,将4路天线等间距排在一条直线上,结构简单,仿真容易。设入射波长为λ,两天线间距为d,光速
为c,信源以γ角度入射到均匀直线阵列,如图2所示。