[实用新型]一种卫星导航天线阵

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种卫星导航天线阵设计，即一种卫星导航天线阵。

背景技术

现在的卫星导航系统一般仅仅具备一定的抗窄带干扰的能力，一旦弹载系统或机载系统进人敌方单个宽带干扰源作用范围，导航系统就将无法正常工作。有时候电磁干扰更为严峻，三个宽带干扰同时存在，普通的卫星导航系统更加不能使用了。

发明内容

本实用新型为了实现北斗二代卫星导航系统抗单个宽带干扰（干信比70dB以上）以及抗三个宽带干扰（干信比60dB以上）提供了一种卫星导航天线阵。

本实用新型为实现上述目的，所采取的技术方案是：一种卫星导航天线阵，其特征在于：所述卫星导航天线阵（1）包括发射板（1-1）、北斗二代B3阵子、GPS有源阵子，所述GPS有源阵子固定在发射板（1-1）的中心位置，4个所述北斗B3阵子固定在GPS有源阵子圆周的发射板（1-1）上，4个北斗B3阵子等距圆阵排列。

本实用新型的特点是：阵元与阵元间互耦小；天线低仰角增益高，对低仰角卫星跟踪能力强，保证系统可用卫星数目足够多；是一款高增益、低剖面的抗干扰天线；具有体积小巧、高灵敏度、低功耗、高可靠性等特性，可配合多种北斗接收机使用，广泛应用于导航调度、跟踪监测、测控以及军事等领域。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

   如图1所示，一种卫星导航天线阵，卫星导航天线阵1包括发射板1-1、北斗二代B3阵子、GPS有源阵子，GPS有源阵子螺接在发射板1-1的中心位置作为参考单元，4个北斗B3阵子螺接在GPS有源阵子圆周的发射板1-1上，4个北斗B3阵子等距圆阵排列，通过连接器以直插的方式分别与北斗低噪声放大器模块连接。相邻的两个B3阵子间距为74mm。

阵元数量的选择：

根据自适应天线系统的工作原理可知，一个N元阵列，只有N-1个自由度，最多产生N-1个零陷。阵元个数的增多为提高SNR提供了可能性。单元数多，天线自由度大，有效口径也大，能实现的零陷更深，所以为了能够对抗更多的干扰，希望增加阵元数目。但是，为了能应用于飞机等高动态用户，抗干扰装置的加装应对飞机等平台的气动性能、操纵性等无明显影响。阵元数目越多，阵就越复杂，造价就越高，体积、重量也会大大增加。这对于实际应用都是极为不利的因素。

阵元数由要求的抗干扰源数量、调零深度及硬件复杂度等决定。从自适应算法的角度考虑，虽然阵元数对算法的性能影响较小，但随着阵元数的增加，所形成的主瓣宽度将变窄。

因此，对以上诸因素进行折中，一般为4至16个相同天线单元。根据指标要求实现对3个干扰的抑制，并使系统尽量小型化，在此系统中采用4个北斗二代B3阵子作为阵元比较合适。

布阵形式的选择：

一般来说，构成自适应天线阵的阵元可按任意方式排列，但通常这些相似的共极化、低增益阵元是按直线等距(LES)、圆周等距或平面等距排列的，并且取向相同。圆阵与线阵相比，具有波束和“零点可全方向操纵，天线阵列所占空间小，且任何方向上天线口径相同和不易产生测向模糊等优点。另外，直线阵无法形成针状的波束，而圆阵形成的波束却是针状的，抑制干扰效果较好且排列方式简单，因而圆阵是一种更为实用的天线形式。所以设计采用圆阵排列。

在非静态干扰环境中，普通的天线阵结构会产生载波相位跟踪问题。采用阵列中心的单元是PI算法的参考单元，也是阵列的对称点。由于对称的关系，总阵的输出将是实数的，因而只需调幅而不需要由天线阵来调相，从而防止出现载波相位跟踪问题。所以阵列中心才用GPS有源阵子作为参考单元。

阵元间距的选择：

天线阵的物理结构，即阵元间的相对位置，对整个系统的性能有很大的影响。阵元间相对距离的选取应考虑各天线方向图之间的耦合效应。当阵元间距过小，则会出现严重的互耦现象，使干扰方向形成的零点加宽，深度变浅等问题，降低了自适应阵的性能。而当间距大于约半个波长时则会产生栅瓣，这也是系统不希望发生的。基于这两点考虑，为了使互耦减至最小又能防止栅瓣出现，一般取阵元间距d≈0．5λ。但是，在某些特殊应用中(如某些机载、弹载平台)，安装尺寸受限，不得不考虑微型阵技术。在这种情况下，为了使系统的性能降低最小，必须采取措施来降低单元互耦等因素的影响。综合这些因素，在项目中拟采用74mm(约0．31λ)的单元间距。