抗干扰型卫星导航接收机的最优前端增益

基于全球导航卫星系统(global navigation satellite system，GNSS)接收机射频前端增益大小引起的抗干扰能力与模数转换器(analog to digital converter，ADC)量化损耗之间的矛盾问题，提出一种抗干扰性能约束下的最优前端增益设计方法。首先，建立射频通道、ADC的数学模型。然后，分析在无干扰情况下前端增益对信号采样的影响、干扰条件下的抗干扰极限性能。最后，针对前端增益对信号接收与抗干扰性能之间的矛盾，以抗干扰性能为优化目标提出了最优的前端增益设计方法。仿真实测结果验证了本文分析结论的准确性和提出方法的有效性。     

雷达信号波形域射频隐身性能评估方法

针对雷达信号射频隐身性能评估中对敌方截获设备的依赖性和评估方法通用性的问题,提出一种基于自身辐射信号特征的雷达信号波形射频隐身性能评估方法。该方法从射频辐射源自身辐射信号的结构出发,通过分析辐射源所辐射信号的周期、占空比,利用希尔伯特变换求出单一周期内脉内信号的瞬时频率、瞬时波形、瞬时相位,归一化脉内信号瞬时参数,从而给出波形域射频隐身指标的定量计算方法。对雷达信号的线性调频波形和相位编码波形进行了仿真对比,仿真结果证明此方法可准确反映出雷达信号波形域射频隐身性能。     

基于鲁棒EKF的MEMS-INS/GNSS/VO组合导航方法

针对传统惯导/卫导组合导航在复杂环境下易受干扰,观测量异常从而影响导航性能的问题,提出了基于鲁棒扩展卡尔曼滤波(extended Kalman filter, EKF)的组合导航方法。设计了基于微惯性导航系统(micro-electro-mechanical system-inertial navigation system, MEMS-INS)、全球导航卫星系统(global navigation satellite system, GNSS)及视觉里程计(visual odometry, VO)的融合框架,给出了在GNSS信号失效情形下的导航滤波模型,并将EKF与Huber方法结合,克服观测量受噪声干扰时对导航性能的影响,以提升系统鲁棒性。经仿真和KITTI数据集验证,MEMS-INS/GNSS/VO组合导航方法在GNSS信号失效时仍能输出较高精度导航结果,且可以较好克服异常观测值对系统的影响,具有较高可靠性和鲁棒性。     

蓝牙集成接收机中前端电路的设计

介绍了一种蓝牙低中频接收机前端电路的设计,包括低噪声放大器(LNA)、Gilbert型混频器(Mixer)、有源复数滤波器(ACF)。利用改进的Gilbert型混频器,实现Mixer与ACF之间的直接电流耦合,避免Mixer与ACF之间需要引入的电压增益级,降低了系统功耗,同时也改善了Mixer的噪声性能。基于0.35μm工艺,对电路的仿真表明电路性能满足接收机的要求。     

多带OFDM超宽带射频接收机的系统建模与仿真

准确可靠的系统建模和仿真可对多带OFDM(MB-OFDM)超宽带(UWB)无线通信系统中射频接收机的设计提供有效的指导.分析了MB-OFDM UWB系统对射频接收机的要求,在此基础上计算确定了射频接收机的噪声系数、线性度、接收机增益范围等总体指标.射频接收机采用低成本、低功耗的零中频结构.在AgilentADS仿真环境下建立了射频接收机的模型,并通过计算和仿真确定了各子模块电路的技术指标.建立了整个MB-OFDMUWB通信系统的仿真平台,用教模混合仿真的方法验证了射频接收机模型的正确性.这对指导射频接收机芯片的设计有重要的意义.     

信号级GNSS/SINS超紧组合导航仿真平台设计

超紧组合是全球卫星导航系统(global navigation satellite system, GNSS)和捷联惯性导航系统(strapdown inertial navigation system, SINS)组合中最深层次的信息融合方式。由于需要重新设计GNSS接收机内部的捕获跟踪环路以接收SINS的辅助信息, 超紧组合的工程实现较为困难。从信号级层次出发研究超紧组合的难点在于得到同源且同步的GNSS和SINS信号, 并打开GNSS接收机的捕获跟踪环路。为此, 构建了信号级GNSS/SINS超紧组合仿真平台, 分别设计了载体轨迹发生器、GNSS中频信号发生器、惯导解算器、GNSS软件接收机、组合导航滤波器等关键环节, 从而攻克了上述技术难关。该仿真平台不仅验证了超紧组合在高动态应用方面的优越性, 同时也为其迈向实际应用奠定了坚实的基础。     

高功率微波弹对GNSS接收机毁伤效果分析

针对高功率微波（high-power microwave,HPM）武器易对全球卫星导航系统（global navigation satellite system,GNSS）接收机造成毁伤的问题,以高功率微波弹为对象,分析了不同弹体起爆姿态下的攻击范围与效果。在电磁仿真软件CST-MWS（CST microwave studio）中建立GNSS接收机辐照模型,设计了圆极化贴片天线为接收载体,以单脉冲正弦信号调制的平面波模拟高功率微波弹起爆后的辐射场效应。在电磁能量前门耦合的基础上,基于场—路联合仿真方法给出了一种仿真模型,将天线端口感应电压注入电路仿真软件ADS中设计的PIN限幅器,完整模拟了HPM由场到路的耦合过程。仿真给出了以微波源峰值功率为变量的敏感器件毁伤评价曲线,结果表明,GNSS接收机射频前端电路中的低噪声放大器是HPM武器的主要攻击对象,以ERA-2+型低噪放为例,脉冲峰值功率在27~310 kV的微波源均可造成其晶体管烧毁。同时,HPM也容易引发限幅器在一定功率范围内产生尖峰泄漏现象,其尖峰泄露对电路可能产生的损伤值得重视。研究结论可为下一步开展卫星导航接收机针对性电磁防护设计提供依据与技术指标。     

分段采样信号的相位关联技术

分析了分段采样信号在复平面单位圆上的分布特征。针对采样点与分段信号在单位圆上分布不同,在此基础上提出了直接相位积累法和旋转相位积累法将分段采样信号进行相位关联,以实现相参积累和提高频率估计精度。直接相位积累法计算量大,抗噪声能力强,旋转相位积累法计算量小,抗噪声能力弱。这两种方法既可用于多段线性调频连续波探测回波的积累检测,也可用于多个相参脉冲信号的积累与频率估计。通过仿真验证了所提方法的有效性。     

软件无线电技术在通用雷达信号处理机中的应用

软件无线电概念最早是基于通信需求提出来的，而且也首先在通信领域得到应用，但软件无线电这种设计思想、新思路也完全适用于其他领域，如雷达、声纳等。本文介绍了软件无线电(SDR）的基本原理及其关键技术，针对全相参雷达的特点，提出采用雷达信号中频采样技术的实现方法，不仅使电路元器件显著减少，提高了系统的可靠性和信噪比，而且降低了相位噪声和杂散，满足了系统对雷达接收机的要求。利用软件无线电技术及其相关产品，搭建通用雷达信号处理机，最后对系统性能进行了分析和评估。     

无人机数据链宽带白噪声电磁干扰效应研究

为评估无人机数据链在复杂电磁环境下的生存能力，对无人机数据链开展了宽带白噪声电磁干扰效应研究。基于数据链接收机的噪声干扰原理和评估方法，采用电磁干扰注入方法进行电磁敏感度试验。研究了数据链抗干扰系数随频率瞄准度和带宽覆盖比的变化规律，并分别从中频输出信号和数据链性能参数变化的角度分析了宽带白噪声干扰效应机理。研究结果表明，大功率的宽带白噪声压制式干扰在数据链射频前端产生非线性增益压缩效应，导致中频工作信号功率下降，其作用效果取决于干扰信号的频率瞄准度和带宽覆盖比；对于部分频带白噪声压制式干扰，存在一个使无人机数据链抗干扰性能最弱的干扰信号带宽覆盖比；在对数据链干扰效果相同的情况下，全频带白噪声压制干扰的带宽越宽，所需要的干信比就越高。     

X波段瞬态极化雷达射频前端关键技术研究

瞬态极化新体制雷达,通过单脉冲获得瞬时极化散射矩阵来提取目标特征信息,提高了雷达系统在复杂电磁环境中的探测、抗干扰和反隐身等方面能力。基于该雷达工作原理,提出“同时正交双极化”的射频前端设计方案,完成了国内首部瞬态极化雷达试验系统射频前端的研发。采用正交双通道和幅相一致性技术保证了雷达实现瞬态极化的功能,采用滤波技术保证了射频系统的频谱纯度;采用低噪声放大技术有效降低了接收机噪声系数;采用直接频率综合技术提高了射频系统频率稳定度和相参性能;结构集成一体化设计保证了射频收发前端的电磁兼容性能和便携性。射频前端测试结果均优于指标要求,并支持试验系统初步解决了目标极化散射特征提取与识别领域的基础性和共性难题。     

基于信号传播修正的GNSS干扰源质心定位方法

针对广泛存在的全球卫星导航系统(global navigation satellite system, GNSS)干扰, 采用基于接收信号强度(received signal strength, RSS)的定位方法时, 存在RSS值提取难度大, 城市环境中不开阔、多径等复杂场景下定位误差大等问题, 提出一种基于载噪比加权和干扰信号传播误差修正的GNSS干扰源质心定位方法。该方法采用GNSS接收机输出的载噪比信息, 并采用神经网络的方法预测干扰信号传播影响因子, 通过质心加权实现GNSS干扰源的定位。实验结果表明, 该方法的定位精度得到显著提升。     

机载雷达射频隐身性能风险的计算模型

通过对基于综合战场感知的射频辐射的研究,构建射频辐射风险评估指标体系,建立相关指标的计算模型。引进施里海尔截获因子,研究机载雷达天线空域扫描方式发生捷变对射频隐身性能的影响,得到截获率基本公式。分析发射机对截获接收机的照射时间,截获接收机的帧时间,无线波束的覆盖面积,接收机密度等参数的关系,得到截获率计算模型,在此基础上可进行风险评估和风险规避,为实现射频辐射隐身性的对策研究提供了理论依据。最后,以仿真算例验证截获率计算模型。     

调频连续波引信超宽带电磁脉冲前门耦合效应

针对调频连续波(frequency modulation continuous wave, FMCW)引信在超宽带电磁脉冲环境下易受干扰的问题,将场路联合仿真的方法应用于引信射频前端超宽带电磁脉冲耦合效应研究。仿真实验采用先辐照后注入的方法,首先对引信射频前端模型进行平面波辐照;然后将耦合电压导入引信接收机进行效应分析。实验结果表明,超宽带强电磁脉冲很难对接收机内部元器件造成毁伤,其耦合效应主要体现为干扰效应,当耦合进入接收机中频带的能量足够淹没正常输出信号能量时,引信测距功能会受到干扰。     

毫米波导引头目标回波和杂波模拟方法研究

半实物模拟系统是毫米波导引头研制和评估的有效手段,准确产生目标和杂波信号是该试验系统的重要内容,阐述了毫米波导引头目标和背景回波信号的产生方法,对系统中的关键技术如延迟、多普勒频率、相关非高斯杂波、射频阵列等实现方法也进行了讨论.