(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202111608083.9 (22)申请日 2021.12.27 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 113991325 A (43)申请公布日 2022.01.28 (73)专利权人 中国人民解 放军海军工程大 学 地址 430033 湖北省武汉市硚口区解 放大 道717号 (72)发明人 罗康　孟进　王青　何方敏　杨凯　 李斌　刘宏波　 (74)专利代理 机构 武汉华之喻知识产权代理有 限公司 42 267 代理人 邓彦彦　廖盈春 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01)H01Q 21/00(2006.01) (56)对比文件 CN 1043485 39 A,2015.02.1 1 CN 111463567 A,2020.07.28 KR 101691868 B1,2017.01.02 Minglei Zhou.Impacts of Phase N oise on the Performance of Adaptive Side-l obe Cancellation System. 《IE EE 4th Internati onal Conference o n Electro nic Informati on and Com munication Technology》 .2021, 何方敏.基于导频的同频噪声干 扰对消技 术. 《系统工程与电子技 术》 .2020, 审查员 张彦钰 (54)发明名称 一种卫星通信地面站干扰对消空间取样天 线设计方法 (57)摘要 本发明提供一种卫星通信地面站干扰对消 空间取样天线设计方法， 包括： 以弗里斯传输公 式为依据， 拟定干扰抑制需求。 设计空间取样天 线/阵。 以取样天线覆盖理论、 干扰抑制需求、 自 适应旁瓣抑制算法为依据， 拟 定空间取样天线单 元的设计指标。 采用极化切换、 调整的方式， 以较 少的通道数量实现取样覆盖水平、 垂直线极化。 评估空间取样天线/阵。 采用空间取样算法， 导入 干扰源特征、 干扰耦合特性、 被干扰机理以及空 间取样天线/阵的方向图， 以对消前后的信干噪 比之比作为干扰抑制比， 验证空间取样天线的性 能是否满足干扰抑制需求。 本发 明提出了卫星通 信地面站干扰对消空间取样天线设计的一般方 法， 可在各种他扰对消空间取样天线设计中广泛 应用。 权利要求书2页 说明书7页 附图4页 CN 113991325 B 2022.04.08 CN 113991325 B 1.一种卫星通信地 面站干扰对消空间取样天线设计方法， 其特 征在于， 包括如下步骤： 根据弗里斯传输公式， 确定主天线接收到的干扰信号功率， 并基于所述主天线接收到 的干扰信号功率和背 景噪声功率的差值确定干扰抑制需求； 所述弗里斯传输公式用于计算 从干扰天线到主天线或取样天线的接收功率； 基于取样 天线单元个数、 远场任一点取样 天线覆盖个数、 主天线旁瓣增益、 可对消的干 扰源个数、 水平波束宽度以及垂 直波束宽度之 间的关系， 确定取样天线 单元的设计指标； 取 样天线单元方位角公式为： N·θH≥M； 取样天线单元增益公式为： 10 ·log10[4π/(θEθH)]+ 10log10M≥Gs； 其中，θH为水平3dB波束宽度， θE为垂直3dB波束宽度， K为可对消的干扰源个 数，N 为取样单元天线个数， M为远场任一点取样天线覆盖个数， Gs为主天线旁瓣增益； K≤ M ≤N； 将取样天线单元设计为极化方式包括水平极化和 垂直极化两种方式， 两种极化方式具 有开关切换功能， 且水平极化天线和垂直极化天线空间上 下放置， 以避免波 束相互遮挡； 根据所述取样 天线单元的设计指标和取样 天线单元的结构参数指标， 将主天线和取样 天线单元组成阵列， 并评估主天线和取样天线单元 的干扰对消 性能， 当最终设计出 的取样 天线对应的系统干扰抑制比大于所述干扰抑制需求时， 则实现了主天线和取样天线单元的 干扰对消， 完成对取样天线的设计； 所述取样天线单元的结构参数指标包括： 所述水平3dB 波束宽度θH和垂直3dB波 束宽度θE。 2.根据权利要求1所述的干扰对消空间取样 天线设计方法， 其特征在于， 根据弗里斯传 输公式， 进入接收天线的功率 Pr0为： Pr0=Pt+Gt+Gr+20·log10(λ/4 πr)‑C 其中，Pt为发射功率， Gt、 Gr分别为发射天线、 接收天线的增益， r为两天线间距离， λ为波 长，C为总衰减； 所述干扰抑制需求 ICR0定义为主天线接收到的干扰信号功率 Pmain,c与背景噪声功率 Pmain,n的差值： ICR0=Pmain,c‑Pmain,n 其中， 所述干扰信号功率 Pmain,c根据Pr0确定。 3.根据权利要 求1所述的干扰对消空间取样天线设计方法， 其特征在于， 当 θH≤2 π， 取样 天线为定向天线， 单元天线方位波束角 θH的最小取值下边界为2π ·M/N， 为使得远场任意一 点由M个取样天线单 元合成后的增益都大于 Gs，θH的最大取值上边界为 4 π·M/(10Gs/10·θE)。 4.根据权利要求1所述的干扰对消空间取样天线设计方法， 其特征在于， 当 θH=2π， 取样 天线为全向天线， 并有： N≥M≥0.5·10Gs/10·θE； 针对需要对消的干扰源个数 K， 为实现远场任意一点都位于 M个取样天线单元天线的主 波束范围内， 取样单元天线个数 N下边界为 M； 为使得远场任意一点由 M个取样天线 单元天线 合成后的增益都大于 Gs，M的取值下边界为 ⌊0.5·10Gs/10·θE⌋。 5.根据权利要求1所述的干扰对消空间取样 天线设计方法， 其特征在于， 所述取样 天线 单元包括两个辐射贴片、 两个介质板、 T形功分器、 小短探针、 L型天线支架以及SMA馈电探 针； 所述T形功分器置 于一个介质板上面， 两个辐射贴片置 于第二个介质板上不同的区域； 所述SMA馈电探针穿过下侧的介质板， 并通过下侧介质板上面的T形功分器， 分成幅值权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 113991325 B 2相等、 相位相同的两路信号； 所述两路信号通过小短探针向上侧介质板上 的两个辐 射贴片 馈电； 所述SMA馈电探针的针头安装于L型天线支 架上； 当T型功分器的两个输出端口沿两个辐射贴片组阵方向的下边缘馈电时， 则激励起辐 射贴片的TM 01模式， 该模式的电磁波向远场辐射时为垂直极化； 当两个辐射贴片分别沿各自馈电探针中心位置逆时针旋转90 °度， 获得水平极化取样 天线； 将垂直极化、 水平极化取样天线的输出端连入射频电子开关， 并通过控制射频电子开 关， 以选择与主天线极化一致的垂直极化或者水平极化取样天线， 进而取得高质量的干扰 信号， 用于 干扰对消。 6.根据权利要求5所述的干扰对消空间取样 天线设计方法， 其特征在于， 所述介质板的 尺寸为39mm×30mm×1.5mm。 7.根据权利要求1至6任一项所述的干扰对消 空间取样天线设计方法， 其特征在于， 取 样天线最优权值 W0为： W0=RCA‑1·RCM‑1·Wq 其中，RCA为取样天线接收信号的协方差矩阵， RCM为取样天线与主天线接收信号的协方 差矩阵， 上 标‑1为矩阵求逆符号， Wq为主天线幅度权值； 系统干扰抑制比 SINR为： SINR=P(Sm‑W0Sa)·P(Cm+Nm)/{P[Cm+Nm‑W0(Ca+Na)]·P(Sm)} 其中，P( )表示计算信号功率， Sm为主天线收到的有用信号， Sa为取样天线收到的干扰 信号，Cm为主天线收到的干扰信号， Nm为主天线收到的噪声信号， Ca为取样天线收到的干扰 信号，Na为取样天线收到的噪声信号； 当系统干扰抑制比 SINR大于干扰抑制需求时， 可实现有效干扰对消， 即取样天线 的设 计满足要求。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 113991325 B 3