移动平台智能天线通信系统研究

摘要

智能天线技术具有抗干扰、提高频谱利用率、增加系统容量等诸多优点，因此受到国内外的广泛关注。智能天线系统可利用波束形成算法通过数字或模拟方法使阵列天线波束形成特定的最大增益和零陷方向，以达到增强有用信号且抑制干扰信号的目的。
　　 本文结合实际工程项目，对移动平台智能天线通信系统进行了研究。根据系统功能要求，提出了完整的系统实现方案，搭建了系统架构。详细阐述了系统各组成部分的硬件设计过程，并给出了具体的器件选型。同时对数字移相器和线性大功率放大器两项关键技术作了详细研究，设计实现了相关实物。
　　 本文研究了智能天线技术在国内外的发展现状，明确了本文研究方向。本智能天线通信系统由四个扇区子系统组成，可实现全向发射、全向或定向接收。发射采用频谱复用技术，克服了通信中的盲区问题，有效地增加了系统通信容量；
　　 接收采用双线极化的极化分集技术，可有效补偿载体摇摆造成的天线极化失配。
　　 俯仰波束控制技术的应用，实现了电子稳定平台的功能。通过数字信号处理机自适应地形成定向波束和零陷波束，使有用信号得到加强而且干扰信号得到抑制，实现了抗干扰。四个扇区的天线即可以分别独立安装，也可以组合安装在一起，实现了天线在载体上安装的适装性。
　　 本智能天线系统从功能上可分为中央控制单元、扇区控制单元、微波通道、调制解调单元和数字信号处理机五个子系统。中央控制单元是系统的监控中心，向扇区控制单元发送控制指令并监控系统的工作状态。扇区控制单元是扇区子系统的控制核心，接收并执行中央控制单元的控制指令，同时实时检测受控部分的工作状态。中央控制单元和四个扇区控制单元构成了完整的控制子系统。微波通道完成信号从中频到射频及从射频到中频变换，并对信号进行滤波、放大、合(分)路、移相等处理，使发射通道输出的射频信号满足天线发射要求，同时接收通道输出的中频信号满足数字信号处理的要求。调制解调单元实现两个功能：发射时产生中频QPSK调制信号，接收时对同步后的基带信号进行解码。数字信号处理机对中频接收信号进行带通采样、数字下变频、幅相误差校正、极化合并等处理，通过数字波束形成技术实现抗干扰，并对接收信号进行巴克码同步。
　　 移相器是实现俯仰波束控制的关键技术，本文结合项目功能需要设计了一款六位数字移相器，利用ADS软件进行了仿真分析并加工制作了实物，实现了其精确的移相功能。为满足发射机大功率发射要求，本文对大功率放大器进行了详细研究，在此基础上设计实现了线性大功率放大器。