论文目的及意义

1、北斗四阵元自适应抗干扰信号处理的电路设计目的概述聂琳静1、 课题意义卫星导航系统是人类导航史上的一大飞跃。它能为全球陆、海、空、天的各类军民载体，全天候、全天时连续提供高精度和高速度的导航、定位和授时信息。在军事领域，卫星导航系统广泛用于各种精确打击武器的制导，各种需要精确定位和实践信息的战术操作中以及武器实验室的高速武器的跟踪和精确轨道测量。随着时间的推移，卫星导航系统从单纯军事上的应用逐步渗透到安全防范、航空航天航海、测绘、电力、通讯、监测监控、交通运输、农业、林业、水利、城市管理等民用领域。但是目前常用的卫星导航系统由于电磁环境的复杂以及接收机本身对抗干扰问题的考虑不足，很容易受到来自各

2、方面的干扰，特别是人为的恶性干扰，最终将导致系统精度降低甚至无法正常工作从而失去导航定位的能力，因此卫星导航抗干扰技术的研究作为急需解决的关键问题得到了越来越多的重视。而本文将针对这一问题对接受天线中的抗干扰部分进行研究设计。2、技术及原理空域自适应滤波主要利用有用信号与干扰信号在空间中的来向不同，自动调整内部参数使方向图主波束对准信号方向，零陷方向对准干扰方向，当信号和干扰传来方向随时间变化时，这种滤波能达到动态的从空间检收和强化信号、阻止或抑制干扰的目的。但其抑制一个窄带干扰需要消耗一个自由度，而宽带干扰可看作若干个窄带干扰的集合，因此要想抑制宽带干扰，必须增加阵列天线数。这就与接收机的成

3、本要求、天线尺寸要求等相矛盾。而空时自适应处理技术克服了空域滤波技术的不足，因此本文采用空时自适应技术。抗干扰天线的系统工作原理：抗干扰天线系统原理框图如图1所示，通过处于空间一定位置的四路独立的天线阵子单元接收射频信号，四路独立的接受下变频链路将射频信号变成四路独立的模拟中频；然后将四路模拟中频信号同时输入到信号处理单元，信号处理单元根据各路信号相位、幅度、时延等关系运用数字技术消除干扰信号、留下有用信号，以数字中频形式输出给上变频单元；上变频单元将经过干扰处理后的信号还原到常规接收机射频信号。从而代替普通接收机的天线，实现抗干扰功能。LNA3LNA4LNA1LNA2射频信号下变频信号处理单

4、元中频信号上变频合路分路器LNA5图1抗干扰天线系统原理框图3、 课题任务本课题的任务是，在了解基于阵列天线与自适应算法的设计方法的基础上,采用理论分析和MATLAB软件仿真相结合的方法来比较功率倒置算法以及RLS算法的抗干扰性能,并提出以归一化功率倒置自适应算法作为抗干扰系统设计的核心。最主要的任务是搭建北斗四阵元自适抗干扰信号处理硬件平台，运用上述提到的算法对下变频后的信号进行抗干扰处理，以得到有用信号。信号处理单元功能框图如图2.AD转换正交插值自适应抗干扰处理DA转换图2 信号处理单元功能框架采样是信号处理的第一步，担负着为后续处理提供高质量数据的任务，中频接收机输出的信号先通过A/D

5、转换器进行采样，然后进行正交插值，以获得中频信号的基带信号（也称为中频信号的复包络）的I、Q两路正交信号，采样的速率和精度是需要考虑的首要问题，采样系统引起的失真应当被限定在后续信号处理任务所要求的误差范围内。因此模数转换器的选择直接关系着其性能指标，本系统的输入信号带宽为46.52MHz，综合考虑选择了ADI公司推出的14位、双通道模数转换芯片AD9248。采样后的数据经过串/并和数字正交插值运算后生成的I、Q两路实部和虚部信号先分别存储在FPGA内部的存储器中，然后再通过时钟控制将数据送入到各阵元支路中，以完成采样过来的数据与后面数据处理部分的同步。数据经过若干个延时单元后生成空时二维数据

6、再与DSP送来的权系数进行自适应运算，达到空时抗干扰的目的。4、 硬件资源FPGA（Field-Programmable Gate Array），即现场可编程门阵列，它是在PAL、GAL、CPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成电路（ASIC）领域中的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。FPGA的基本结构如图3所示。图3可编程逻辑器件的结构原理图而本抗干扰信号处理硬件平台主要由FPGA和DSP共同完成。设计的信号处理系统最突出的特点是高度并行、数据吞吐量大及实时性高。以大规模FPGA及高性能DSP共同构造的信号处理系统

7、具有以下优点：（1）软硬功能的重新划分及软硬协同。对于一个算法，用硬件实现的特点是速度快实时性强，但硬件设计较为复杂、灵活性差、精度较受限制。此系统可以在速度与精度要求上达到相对平衡。（2）对外具有丰富的接口，既可以当作一块独立的板卡使用，其具有丰富的底层软件库，可以提供良好的二次开发空间。（3）设计的通用化的信号处理模块，可以根据不同的要求，通过软件自由修改参数，方便用户使用。（4）高速串行互联技术的成熟，解决了多年来一直困扰系统发展的带宽不足问题，用串行通道取代并行总线已成为趋势，并且其优势是显而易见的。FPGA内部功能模块设计是整个系统的核心，主要功能是抗干扰数字信号的处理以及DSP接口

8、和其他对外接口逻辑设计。抗干扰信号处理是本系统的核心，包括数字正交插值、算法的硬件实现等。另外，FPGA还需要完成与计算机、DSP以及数模转化器的通讯功能。DSP（digital signal processor）是一种独特的微处理器，是以数字信号来处理大量信息的器件。其工作原理是接收模拟信号，转换为0或1的数字信号。再对数字信号进行修改、删除、强化，并在其他系统芯片中把数字数据解译回模拟数据或实际环境格式。它不仅具有可编程性，而且其实时运行速度可达每秒数以千万条复杂指令程序，远远超过通用微处理器，是数字化电子世界中日益重要的电脑芯片。它的强大数据处理能力和高运行速度，是最值得称道的两大特色。

9、DSP在整个系统中起着控制、调整的作用，DSP与FPGA之间数据交换。系统的DSP软件设计包括接收程序和串口程序两部分。接收程序完成从FPGA读取目标处理结果任务，数据接收后存储在内部RAM中。串口程序完成处理后信号到下位数据处理系统的发送任务。鉴于上述分析，利用Matlab和Quartus 进行自适用抗干扰算法仿真探究，成功后，用VHDL语言对FPGA进行抗干扰信号处理部分电路原理、电路板设计，以FPGA和DSP为核心以外围电路为辅助搭建硬件平台，实现信号抗干扰处理。79:8080/agent/LoginAgent.aspx1、高速数据采样的实现；2、FPGA的输入输出接口规划和定义；3、DSP的输入输出接口的规划和定义；4、14位D/A的实现。你的开题报告中需明确几点技术难点：1、高速数据采样的实现；2、FPGA的输入输出接口规划和定义；3、DSP的输入输出接口的规划和定义；4、14位D/A的实现。 这些是主要的目的