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基于Matlab的自适应调零天线建模与仿真

更新时间：2019-08-16 07:01:01 大小：343K 上传用户：杨义查看TA发布的资源 标签：matlab 下载积分：1分 评价赚积分 （如何评价?） 打赏 收藏 评论(0) 举报

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＊
基于Matlab 的自适应调零天线建模与仿真  
吴永欣 , 王慧中  
(中国电子科技集团公司第 27 研究所, 河南 郑州 450047)  
ꢀꢀ摘ꢀ要:自适应调零天线应用于 GPS 系统中 , 能有效提高接收机在复杂电磁环境中工作  
的可靠性 。介绍了四种自适应算法 , 进行了算法原理分析, 采用 matlab 进行了计算机仿真, 最  
后通过仿真试验对各种算法的性能进行了比较。  
关键词:自适应调零天线 ;自适应算法 ;仿真  
中图分类号:P225 ꢀꢀ文献标志码:A ꢀꢀ文章编号:1008-9268(2010)02-0018-04  
四种自适应算法进行建模和仿真 , 最后进行仿真试  
验, 对各种算法进行分析比较 。  
0 ꢀ引 ꢀ言  
全球定位系统(GPS)发展至今 , 因其具有全球  
性、全天候 、连续性 、实时性和高精度的特点[ 1] , 广  
泛应用于各领域 , 成为目前最常用的导航技术 。  
GPS 主要有三大组成部分 :GPS 卫星(空间部  
分)、地面支撑系统(地面监控部分)、GPS 接收机  
1 ꢀ自适应调零天线仿真  
自适应调零天线是在软件无线电基础上提出  
的天线设计新概念 , 是一个方向图可以动态调节的  
多波束天线阵列。在移动通信系统中 , 由于自适应  
调零天线可以零陷或抑制干扰 , 显著提高系统容  
量, 因而备受关注。自适应天线系统主要包括天线  
阵列 、模数转换、波束形成网络和自适应信号处理  
[ 2]  
(用户部分) 。传统的 GPS 卫星在主频率 L1 和  
次频率 L2 两个载波频率上发射导航信号。这些  
载波频率由扩频码(每一颗卫星有其独特的 PRN  
序列)和一个共同的导航数据电文进行 DSSS 调  
制。所有卫星以 CDMA 的形式在相同的载波频率  
等部分[ 6]  
。
我们利用 M atlab 6 .5 和 C ++builder 6 .0 设  
计了自适应调零天线仿真软件, 由三部分组成 :阵  
列信号源 、测向算法和自适应调零算法。GPS 信  
号源经过天线阵变为阵列信号, 首先通过一系列设  
置完成天线阵的一些基本参数选择, 然后选择所需  
要的测向和自适应调零算法 , 算法经过计算将处理  
后的数据送至 GPS 接收机。通过观测各种不同阵  
形(如线阵、方阵 、L 阵和圆阵等)对算法方向图的  
影响 , 确定最佳阵形;通过对改进的采样协方差矩  
阵求逆(MSM I)算法 、零点预处理(ZPP)算法 、功  
率反演算法(PI)、多约束最小方差功率反演算法  
(M CM V-PI)等算法仿真, 选择适合 GPS 接收机的  
最佳算法 。该仿真系统工作示意图如图 1 所示。  
自适应调零天线仿真软件参数输入和输出如  
下:  
[ 3]  
上发射信号 。现代化的 GPS 卫星将广播另外三  
种新的信号 :一个 L2 民用(L2C)信号 , 一个位于  
1176 .45 MHz 、称为 L5 的信号, 一个新的军用信  
号 M 码也将被叠加到 L1 和 L2 上[ 3] 。GPS 导航  
卫星 L1 信号卫星发射机功率为 26 W , 卫星天线  
增益 12 dB , 卫星至地面的路径损耗约为 ꢁ182 .5  
dB[ 4] , 因此, GPS 信号到达地面时已经很微弱 , 深  
埋在噪声中。此外 , 为了跟踪接收仰角 5°以上的  
多颗卫星信号, GPS 接收机天线多为圆极化天线 ,  
天线方向图呈半球状, 副瓣电平较高。由此, 可以  
看出 , GPS 接收机极易受到外界干扰 。  
自适应调零天线技术在移动通信领域也是研  
[ 5]  
究的热点, 出现了不少算法 。但是由于信道特性  
的差异, 适用于移动通信领域的算法一般不能直接  
用于导航卫星接收机 。将根据 GPS 接收机的特点  
和自适应天线技术理论 , 采用 Matlab 仿真工具对  
(1)输入参数包括天线类参数 、信号类参数、算  
法类参数 :  
＊收稿日期:2010-01-25  
GNSS World of China/2010.2  
· 18 ·  

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