CN106230478A - 卫星调零天线信号处理片上系统及跳频通信下的调零方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种跳频通信下的调零方法，其主要思路为：模拟波束形成网络获取模拟波束信号，并将所述模拟波束信号作为合路模拟波束信号发送至模拟接收机，模拟接收机分别对所述支路模拟信号和所述合路模拟波束信号依次进行解调和中频转化，分别得到支路中频模拟信号和合路中频模拟信号，数据预处理模块根据所述支路中频模拟信号和合路中频模拟信号，计算幅相误差校正后的支路数字基带复信号和幅相误差校正后的合路数字基带复信号；根据幅相误差校正后的支路数字基带复信号，计算卫星调零天线的闭环调零权值，并计算卫星调零天线的开环调零权值，进而获取模拟波束网络稳定标识，实现卫星调零天线中的干扰抑制。

Description

卫星调零天线信号处理片上系统及跳频通信下的调零方法
技术领域
本发明属于电子抗干扰领域，特别涉及一种卫星调零天线信号处理片上系统及跳频通信下的调零方法，适用于使用跳频通信的卫星自适应调零系统。
背景技术
通信卫星具有覆盖面积大、通信距离远、通信稳定性好、传输频带宽等优点，所以在现代通信领域已有广泛应用；其中，军事通信卫星作为一种有效的远程通信手段，已经成为现代高技术战争中的一种至关重要的通信手段；同时军用通信卫星系统在以信息技术为先导的现代战争背景下，能够更好地适应战区、战场位置的移动和某些紧急军事行动的需要，并在战争通信指挥中有着重要的战略地位和作用。
由于军事通信卫星主要在地球同步轨道上运行，使得军事卫星通信系统存在着一些明显的弱点，再者由于卫星对于敌我双方来说是共视的，使得如卫星透明转发器易遭电子攻击为敌方的干扰提供了有利的机会和条件等，并且在当前的国际形势下，尤其是在现代高技术战争条件下，要保证军事通信卫星在无干扰的环境中工作几乎是不可能的；因此，要求军事通信卫星必须具有在干扰环境下的生存能力。
空间域隔离是通信卫星系统比较有效的抗干扰方法，其利用信号的空间特性在空域上将信号和干扰分离，主要借助天线通过波束空间隔离来进行；波束空间隔离的方法包括：可移动点波束天线、固定双点或多点波束天线、在轨波束重构天线、多馈源赋形波束反射面天线、天线自适应调零技术和多波束天线技术等；其中天线自适应调零技术和多波束天线技术已成为发展前景广阔的抗干扰手段。
在通信卫星系统中实现抗干扰的关键在于卫星调零天线信号处理机的工程实现上，且通常使用通用的DSP芯片和FPGA芯片，其中FPGA芯片具有的丰富IP核资源和强大片上可编程能力是用来实现复杂的数字信号处理是理想之选。随着半导体工艺的快速发展，集成电路的工艺特征尺寸越来越小，单片上的晶体管数量和I/O引脚越来越多，时钟速度越来越快，IC设计者能够将越来越复杂的功能集成到单硅片上，形成了System-on-Chip，即片上系统，片上系统SoC的定义是以嵌入式处理器为核心，以IP核复用技术为基础，集软、硬件于一体的系统集成芯片，核心思想是将一个完整的电子系统(除了无法集成的外部电路以外)全部集成在一个芯片上。随着电子产品向小型化、便携化发展，片上系统SoC相比于传统的集成电路的优势非常明显。一方面，片上系统SoC能够有效缩小系统的体积，在相同的空间内整合更多的功能组件，丰富系统的功能，大幅降低功耗；另一方面，大量使用IP核模块可以缩短研发时间，节省成本，提高产品的可靠性和性能，在应用于卫星调零天线的信号处理机片上系统具有硬件规模小，功耗低等优势。
随着通信领域的电波斗争愈演愈烈，惯用的定频通信受到严重威胁。为了保证己方正常可靠的通信，一种抗干扰通信体制―—跳频通信系统应运而生。由于跳频通信具有保密性好，抗干扰、抗截获能力强和频谱资源可共享等优点，无论在军事方面还是在民用方面都具有重大价值。军事方面，电子战已成为未来信息化战争的重要组成部分，在敌我双方的通信对抗中，敌方企图发现我方的通信频率，以便截获所传送信息内容，或者发现我方通信机所在的方位，以便于施放干扰或引导火力摧毁。定频通信容易暴露且易于被截获，这时，采用跳频通信就比较隐蔽也难以被截获。在民用方面，跳频通信已广泛用来抗衰落、抗多径、抗网间干扰和提高频谱利用率，随着信息技术的发展，其应用空间将越来越广阔。因此，通信卫星使用跳频通信系统具有很大的优势。
发明内容
针对上述现有技术存在的不足，本发明的目的在于提出一种卫星调零天线信号处理片上系统及跳频通信下的调零方法，该种卫星调零天线信号处理片上系统及跳频通信下的调零方法能够有效抑制卫星天线中的干扰，并且具有较低地硬件设备量。
为达到上述技术目的，本发明采用如下技术方案予以实现；
技术方案一：
一种卫星调零天线信号处理片上系统，包括：天线阵元通道、通道选择开关、模拟接收机、模拟波束形成网络、跳频本振源；所述卫星调零天线信号处理片上系统，还包括：数据预处理模块、外部同步动态随机存取存储器DDR2-SDRAM和信号处理模块；所述数据预处理模块包含双通道ADC芯片、数据正交插值模块和幅相误差校正模块，所述信号处理模块包含状态控制模块、闭环权值更新模块、干扰测向模块和开环调零权值计算模块；
所述天线阵元通道单向通讯连接所述通道选择开关，所述通道选择开关单向通讯连接所述模拟接收机，所述通道选择开关与所述状态控制模块双向通讯连接，所述模拟接收机单向通讯连接所述双通道ADC芯片，所述双通道ADC芯片单向通讯连接所述数据正交插值模块，所述数据正交插值模块单向通讯连接所述幅相误差校正模块，所述幅相误差校正模块单向通讯连接所述状态控制模块，所述外部同步动态随机存取存储器DDR2-SDRAM与所述状态控制模块双向通讯连接，所述状态控制模块与所述开环调零权值计算模块双向通讯连接，所述状态控制模块与所述闭环权值更新模块双向通讯连接，所述状态控制模块与所述干扰测向模块双向通讯连接，所述闭环权值更新模块单向通讯连接所述干扰测向模块，所述干扰测向模块单向通讯连接所述开环调零权值计算模块，所述状态控制模块与所述模拟波束形成网络双向通讯连接，所述开环调零权值计算模块通过波束网络接口单向通讯连接所述模拟波束形成网络，所述跳频本振源单向通讯连接所述模拟接收机，所述跳频本振源单向通讯连接所述状态控制模块；所述双通道模数转换ADC芯片为双通道高速模数转换ADC芯片；
所述天线阵元通道包含N个通道，用于向通道选择开关发送N路模拟信号；
所述状态控制模块用于向所述通道选择开关发送开关切换指令，所述通道选择开关用于接收所述状态控制模块发送过来的开关切换指令，并根据所述开关切换指令分时切换通道接收天线阵元通道发送过来的N路模拟信号，进而得到开关切换完成标识，然后任意选取一路模拟信号作为支路模拟信号发送至模拟接收机，将所述开关切换完成标识发送至状态控制模块；
所述模拟波束形成网络用于获取模拟波束信号，并将所述模拟波束信号作为合路模拟波束信号发送至模拟接收机；
所述跳频本振源用于获取跳频本振源的频带跳变标识和频带遍历标识，并将所述跳频本振源的频带跳变标识和频带遍历标识分别发送至模拟接收机和状态控制模块；
所述模拟接收机分别用于接收所述跳频本振源发送过来的所述频带跳变标识和频带遍历标识，以及通道选择开关发送过来的支路模拟信号和模拟波束形成网络发送过来的合路模拟波束信号，并分别对所述支路模拟信号和所述合路模拟波束信号依次进行解调和中频转化，分别得到支路中频模拟信号和合路中频模拟信号，然后将所述支路中频模拟信号和合路中频模拟信号分别发送至双通道ADC芯片；
所述双通道ADC芯片用于接收模拟接收机发送过来的支路中频模拟信号和合路中频模拟信号，并对所述支路中频模拟信号和合路中频模拟信号分别进行模数转换，分别得到支路中频数字信号和合路中频数字信号，然后将所述支路中频数字信号和合路中频数字信号分别发送至数据正交插值模块；
所述数据正交插值模块用于接收双通道ADC芯片发送过来的支路中频数字信号和合路中频数字信号，并对所述支路中频数字信号和合路中频数字信号分别进行正交插值，分别得到正交插值后的支路中频数字信号和正交插值后的合路中频数字信号，然后将所述正交插值后的支路中频数字信号和正交插值后的合路中频数字信号发送至幅相误差校正模块；
所述幅相误差校正模块用于接收数据正交插值模块发送过来的正交插值后的支路中频数字信号和正交插值后的合路中频数字信号，并对所述正交插值后的支路中频数字信号和正交插值后的合路中频数字信号分别进行幅相误差校正，分别得到幅相误差校正后的支路数字基带复信号和幅相误差校正后的合路数字基带复信号，然后所述状态控制模块控制所述幅相误差校正后的支路数字基带复信号写入外部同步动态随机存取存储器DDR2-SDRAM中，同时根据所述幅相校正模块预先存储的基带复信号门限值对所述幅相误差校正后的合路数字基带复信号进行门限检测，获得门限检测标识，将所述门限检测标识发送至所述状态控制模块；
所述状态控制模块用于接收所述跳频本振源发送过来的所述频带跳变标识和频带遍历标识，以及所述幅相误差校正模块发送过来的所述门限检测标识，并向所述外部同步动态随机存取存储器DDR2-SDRAM发送数据写入/读取指令，然后通过片上系统总线从外部同步动态随机存取存储器DDR2-SDRAM中读取所述幅相误差校正后的支路数字基带复信号，并将所述幅相误差校正后的支路数字基带复信号发送至所述闭环权值更新模块，同时所述状态控制模块向所述闭环权值更新模块发送启动闭环迭代指令；
所述闭环权值更新模块分别用于接收所述控制状态模块发送过来的幅相误差校正后的支路数字基带复信号，以及所述启动闭环迭代指令，并计算卫星调零天线的闭环调零权值，得到卫星调零天线的闭环调零权值的同时获取闭环调零权值计算完成标识，然后将所述闭环调零权值计算完成标识发送至状态控制模块，将所述卫星调零天线的闭环调零权值发送至干扰测向模块；
所述状态控制模块用于接收所述闭环调零权值计算完成标识，并根据所述闭环调零权值计算完成标识向所述干扰测向模块发送干扰位置测向指令，所述干扰测向模块分别用于接收所述状态控制模块发送过来的所述干扰位置测向指令，以及所述闭环权值更新模块发送过来的卫星调零天线的闭环调零权值，然后计算卫星调零天线的干扰位置，得到卫星调零天线的干扰位置的同时获取干扰位置测向完成标识，将所述卫星调零天线的干扰位置发送至开环调零权值计算模块，将所述干扰位置测向完成标识发送至所述状态控制模块；
所述状态控制模块用于接收所述闭环权值更新模块发送过来的所述干扰位置测向完成标识，并根据所述干扰位置测向完成标识向所述开环调零权值计算模块发送卫星调零天线的开环调零权值计算指令，所述开环调零权值计算模块分别用于接收所述状态控制模块发送过来的卫星调零天线的开环调零权值计算指令，以及所述干扰测向模块发送过来的卫星调零天线的干扰位置，然后计算卫星调零天线的开环调零权值，得到所述卫星调零天线的开环调零权值的同时获取开环调零权值计算完成标识，所述卫星调零天线的开环调零权值为卫星调零天线的自适应权值，将所述卫星调零天线的自适应权值通过波束网络接口发送至模拟波束形成网络，将所述开环调零权值计算完成标识发送至所述状态控制模块；
所述状态控制模块接收所述开环调零权值计算模块发送过来的开环调零权值计算完成指令，并根据所述开环调零权值计算完成标识向所述模拟波束形成网络发送加载自适应权值指令，所述模拟波束形成网络分别用于接收所述开环调零权值计算模块发送过来的所述卫星调零天线的自适应权值，以及所述状态控制模块发送过来的加载自适应权值指令，并根据所述加载自适应权值指令对所述卫星调零天线的自适应权值进行加载，进而得到模拟波束网络稳定标识，然后将所述模拟波束网络稳定标识发送至所述状态控制模块，实现卫星调零天线中的干扰抑制。
技术方案二：
一种跳频通信下的调零方法，基于所述卫星调零天线信号处理片上系统，所述卫星调零天线信号处理片上系统：天线阵元通道、通道选择开关、模拟接收机、模拟波束形成网络、跳频本振源；所述卫星调零天线片上系统，包括：数据预处理模块、外部同步动态随机存取存储器DDR2-SDRAM和信号处理模块；所述数据预处理模块包含双通道ADC芯片、数据正交插值模块和幅相误差校正模块，所述信号处理模块包含状态控制模块、闭环权值更新模块、干扰测向模块和开环调零权值计算模块，所述跳频通信下的调零方法，包括以下步骤：
步骤1，确定天线阵元通道包含N个通道，且向通道选择开关发送N路模拟信号；状态控制模块向通道选择开关发送开关切换指令，通道选择开关接收所述状态控制模块发送过来的开关切换指令，并根据所述开关切换指令分时切换通道接收天线阵元通道发送过来的N路模拟信号，进而得到开关切换完成标识，然后任意选取一路模拟信号作为支路模拟信号发送至模拟接收机，将所述开关切换完成标识发送至状态控制模块；
模拟波束形成网络获取模拟波束信号，并将所述模拟波束信号作为合路模拟波束信号发送至模拟接收机；
跳频本振源获取跳频本振源的频带跳变标识和频带遍历标识，并将所述跳频本振源的频带跳变标识和频带遍历标识分别发送至模拟接收机和状态控制模块；
所述模拟接收机分别接收所述跳频本振源发送过来的所述频带跳变标识和频带遍历标识，以及通道选择开关发送过来的支路模拟信号和模拟波束形成网络发送过来的合路模拟波束信号，并分别对所述支路模拟信号和所述合路模拟波束信号依次进行解调和中频转化，分别得到支路中频模拟信号和合路中频模拟信号，然后将所述支路中频模拟信号和合路中频模拟信号分别发送至数据预处理模块；
步骤2，数据预处理模块根据所述支路中频模拟信号和合路中频模拟信号，计算幅相误差校正后的支路数字基带复信号和幅相误差校正后的合路数字基带复信号，并监看幅相误差校正后的支路数字基带复信号，同时根据数据预处理模块预先存储的基带复信号门限值对所述幅相误差校正后的合路数字基带复信号进行门限检测，获得门限检测标识，状态控制模块对所述门限检测标识进行判定：
当所述幅相误差校正后的合路数字基带复信号大于数据预处理模块预先存储的基带复信号门限值时，启动闭环权值调零；同时状态控制模块控制外部同步动态随机存取存储器DDR2-SDRAM存储幅相误差校正后的支路数字基带复信号，并当状态控制模块接收到跳频本振源发送过来的频带跳变标识时执行步骤3；当所述幅相误差校正后的合路数字基带复信号小于数据预处理模块预先存储的基带复信号门限值时，返回步骤1执行数据预处理模块监看幅相误差校正后的支路数字基带复信号；
步骤3，初始化：n表示迭代次数，且n得初始值为0，i∈{1,2,…,N}，N表示天线阵元通道包含的通道个数，每一个通道为一个支路，i表示第i个支路，i的初始值为1；
步骤4，根据幅相误差校正后的支路数字基带复信号，计算第n+1次迭代后第i个支路的闭环调零权值；
步骤5，令i加1,重复执行步骤4，直到得到第n+1次迭代后第N个支路的闭环调零权值w N(n+1)，此时得到了第n+1次迭代后第1个支路的闭环调零权值w 1(n+1)到第n+1次迭代后第N个支路的闭环调零权值w N(n+1)，并将所述第n+1次迭代后第1个支路的闭环调零权值w 1(n+1)到第n+1次迭代后第N个支路的闭环调零权值w N(n+1)，作为第n+1次迭代后的卫星调零天线的闭环调零权值wn+1，然后执行步骤6；
步骤6，状态控制模块控制读取外部同步动态随机存取存储器DDR2-SDRAM中存储的所述幅相误差校正后的支路数字基带复信号，并计算幅相误差校正后支路数字基带复信号的波束合成；闭环权值更新模块接收所述幅相误差校正后的支路数字基带复信号的波束合成，如果所述幅相误差校正后的支路数字基带复信号的波束合成大于数据预处理模块预先存储的基带复信号门限值，则令n加1，返回步骤4；
如果所述幅相误差校正后的支路数字基带复信号的波束合成小于或等于数据预处理模块预先存储的基带复信号门限值，闭环权值更新模块向状态控制模块发送闭环调零权值计算完成标识，且迭代过程结束，并将此时得到的第n+1次迭代后的卫星调零天线的闭环调零权值wn+1作为卫星调零天线的闭环调零权值w，w为N×1维向量，然后执行步骤7；
步骤7，干扰测向模块接收所述卫星调零天线的闭环调零权值w，并计算卫星调零天线的干扰位置谱峰搜索函数；
根据卫星调零天线的干扰位置谱峰搜索函数对卫星调零天线的干扰位置谱峰进行搜索，并记录搜索到的谱峰位置，将所述搜索到的谱峰位置作为卫星调零天线的干扰位置进行存储，然后干扰测向模块向状态控制模块发送干扰位置测向完成标识，干扰测向模块接收所述干扰位置测向完成标识后执行步骤8；
步骤8，状态控制模块对数据预处理模块获得的门限检测标识和跳频本振源发送的频带跳变标识或频带遍历标识进行监看，当状态控制模块接收到所述频带跳变标识发生变化且幅相误差校正后的支路数字基带复信号大于门限检测单元预先存储的基带复信号门限值时，将幅相误差校正后的支路数字基带复信号写入外部同步动态随机存取存储器DDR2-SDRAM中；当状态控制模块接收到频带遍历标识时，停止向外部同步动态随机存取存储器DDR2-SDRAM写入幅相误差校正后的支路数字基带复信号，同时向开环调零权值计算模块发送卫星调零天线的开环调零权值计算指令，并执行步骤9；
步骤9，开环调零权值计算模块接收状态控制模块发送过来的卫星调零天线的开环调零权值计算指令，并计算卫星调零天线的开环调零权值；
步骤10，得到所述卫星调零天线的开环调零权值的同时获取开环调零权值计算完成标识，所述卫星调零天线的开环调零权值为卫星调零天线的自适应权值，将所述卫星调零天线的自适应权值通过波束网络接口发送至模拟波束形成网络，将所述开环调零权值计算完成标识发送至所述状态控制模块；
所述状态控制模块接收所述开环调零权值计算模块发送过来的开环调零权值计算完成指令，并根据所述开环调零权值计算完成标识向所述模拟波束形成网络发送加载自适应权值指令，所述模拟波束形成网络分别用于接收所述开环调零权值计算模块发送过来的所述卫星调零天线的自适应权值，以及所述状态控制模块发送过来的加载自适应权值指令，并根据所述加载自适应权值指令对所述卫星调零天线的自适应权值进行加载，进而得到模拟波束网络稳定标识，然后将所述模拟波束网络稳定标识发送至所述状态控制模块，实现卫星调零天线中的干扰抑制。
本发明与现有方法相比具有以下特点：
(1)采用多路通道分时切换的方法，每次接收单路通道，使用一片双通道ADC模块完成对中频模拟信号的采集，具有较低的硬件设备量；
(2)针对跳频通信下接收频带分时跳变的特点，将收数据存入外部同步动态随机存取存储器DDR2-SDRAM中，并在外部同步动态随机存取存储器DDR2-SDRAM写入接收数据的同时，FPGA芯片读取并处理外部同步动态随机存取存储器DDR2-SDRAM存储的数据，能够保证每个接收数据地有效调零；
(3)采用开环与闭环结合的调零方法，利用闭环迭代得到的调零权值进行闭环测角，与一般的测角方法相比具有较低的复杂度，利用测角结果进行开环调零，实现对各个接收频带内干扰的精确抑制。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
图1是卫星调零天线信号处理片上系统流程图；
图2是数据预处理模块的内部计算结构图；
图3是闭环权值更新模块的内部计算结构图；
图4是干扰测向模块的内部计算结构图；
图5是开环调零权值计算模块的内部计算结构图；
图6是本发明的一种跳频通信下的调零方法流程图；
图7是无干扰环境下卫星调零天线的静态方向图；
图8(a)是接收第一干扰和第二干扰后进行频带闭环调零得到的等高线图；
图8(b)是图8(a)对应的闭环测向仿真图；
图8(c)是接收三干扰后进行频带闭环调零后得到的等高线图；
图8(d)是图8(c)对应的闭环测向仿真图；
图8(e)是三个个干扰分别在不同频带时进行开环调零后得到的等高线图；
图9是卫星调零天线片上系统算法的硬件实现流程图；
图10是chipscope抓取的卫星调零天线片上系统输出的调零权值示意图；
图11本发明的卫星调零天线片上系统输出的调零权值对应的浮点数形式示意图；
图12是本发明的卫星调零天线片上系统输出的调零权值调理后形成的等高线图。
具体实施方式
参照图1，为卫星调零天线信号处理片上系统流程图；所述卫星调零天线信号处理片上系统，包括：天线阵元通道、通道选择开关、模拟接收机、模拟波束形成网络、跳频本振源；所述卫星调零天线片上系统，包括：数据预处理模块、外部同步动态随机存取存储器DDR2-SDRAM和信号处理模块；所述数据预处理模块包含双通道ADC芯片、数据正交插值模块和幅相误差校正模块，所述信号处理模块包含状态控制模块、闭环权值更新模块、干扰测向模块和开环调零权值计算模块。
所述天线阵元通道单向通讯连接所述通道选择开关，所述通道选择开关单向通讯连接所述模拟接收机，所述通道选择开关与所述状态控制模块双向通讯连接，所述模拟接收机单向通讯连接所述双通道ADC芯片，所述双通道ADC芯片单向通讯连接所述数据正交插值模块，所述数据正交插值模块单向通讯连接所述幅相误差校正模块，所述幅相误差校正模块单向通讯连接所述状态控制模块，所述外部同步动态随机存取存储器DDR2-SDRAM与所述状态控制模块双向通讯连接，所述状态控制模块与所述开环调零权值计算模块双向通讯连接，所述状态控制模块与所述闭环权值更新模块双向通讯连接，所述状态控制模块与所述干扰测向模块双向通讯连接，所述闭环权值更新模块单向通讯连接所述干扰测向模块，所述干扰测向模块单向通讯连接所述开环调零权值计算模块，所述状态控制模块与所述模拟波束形成网络双向通讯连接，所述开环调零权值计算模块通过波束网络接口单向通讯连接所述模拟波束形成网络，所述跳频本振源单向通讯连接所述模拟接收机，所述跳频本振源单向通讯连接所述状态控制模块；所述双通道模数转换ADC芯片为双通道高速模数转换ADC芯片。
所述天线阵元通道包含N个通道，用于向通道选择开关发送N路模拟信号；此处N＝7。
所述状态控制模块用于向所述通道选择开关发送开关切换指令，所述通道选择开关用于接收所述状态控制模块发送过来的开关切换指令，并根据所述开关切换指令分时切换通道接收天线阵元通道发送过来的N路模拟信号，进而得到开关切换完成标识，然后任意选取一路模拟信号作为支路模拟信号发送至模拟接收机，将所述开关切换完成标识发送至状态控制模块。
所述模拟波束形成网络用于获取模拟波束信号，并将所述模拟波束信号作为合路模拟波束信号发送至模拟接收机。
所述跳频本振源用于获取跳频本振源的频带跳变标识和频带遍历标识，并将所述跳频本振源的频带跳变标识和频带遍历标识分别发送至模拟接收机和状态控制模块。
所述模拟接收机分别用于接收所述跳频本振源发送过来的所述频带跳变标识和频带遍历标识，以及通道选择开关发送过来的支路模拟信号和模拟波束形成网络发送过来的合路模拟波束信号，并分别对所述支路模拟信号和所述合路模拟波束信号依次进行解调和中频转化，分别得到支路中频模拟信号和合路中频模拟信号，然后将所述支路中频模拟信号和合路中频模拟信号分别发送至双通道ADC芯片。
所述双通道ADC芯片用于接收模拟接收机发送过来的支路中频模拟信号和合路中频模拟信号，并对所述支路中频模拟信号和合路中频模拟信号分别进行模数转换，分别得到支路中频数字信号和合路中频数字信号，然后将所述支路中频数字信号和合路中频数字信号分别发送至数据正交插值模块。
所述数据正交插值模块用于接收双通道ADC芯片发送过来的支路中频数字信号和合路中频数字信号，并对所述支路中频数字信号和合路中频数字信号分别进行正交插值，分别得到正交插值后的支路中频数字信号和正交插值后的合路中频数字信号，然后将所述正交插值后的支路中频数字信号和正交插值后的合路中频数字信号发送至幅相误差校正模块。
所述幅相误差校正模块用于接收数据正交插值模块发送过来的正交插值后的支路中频数字信号和正交插值后的合路中频数字信号，并对所述正交插值后的支路中频数字信号和正交插值后的合路中频数字信号分别进行幅相误差校正，分别得到幅相误差校正后的支路数字基带复信号和幅相误差校正后的合路数字基带复信号，然后所述状态控制模块控制所述幅相误差校正后的支路数字基带复信号写入外部同步动态随机存取存储器DDR2-SDRAM中，同时根据所述幅相校正模块预先存储的基带复信号门限值对所述幅相误差校正后的合路数字基带复信号进行门限检测，获得门限检测标识，将所述门限检测标识发送至所述状态控制模块。
所述状态控制模块用于接收所述跳频本振源发送过来的所述频带跳变标识和频带遍历标识，以及所述幅相误差校正模块发送过来的所述门限检测标识，并向所述外部同步动态随机存取存储器DDR2-SDRAM发送数据写入/读取指令，然后通过片上系统总线从外部同步动态随机存取存储器DDR2-SDRAM中读取所述幅相误差校正后的支路数字基带复信号，并将所述幅相误差校正后的支路数字基带复信号发送至所述闭环权值更新模块，同时所述状态控制模块向所述闭环权值更新模块发送启动闭环迭代指令。
所述闭环权值更新模块分别用于接收所述控制状态模块发送过来的幅相误差校正后的支路数字基带复信号，以及所述启动闭环迭代指令，并计算卫星调零天线的闭环调零权值，得到卫星调零天线的闭环调零权值的同时获取闭环调零权值计算完成标识，然后将所述闭环调零权值计算完成标识发送至状态控制模块，将所述卫星调零天线的闭环调零权值发送至干扰测向模块。
所述状态控制模块用于接收所述闭环调零权值计算完成标识，并根据所述闭环调零权值计算完成标识向所述干扰测向模块发送干扰位置测向指令，所述干扰测向模块分别用于接收所述状态控制模块发送过来的所述干扰位置测向指令，以及所述闭环权值更新模块发送过来的卫星调零天线的闭环调零权值，然后计算卫星调零天线的干扰位置，得到卫星调零天线的干扰位置的同时获取干扰位置测向完成标识，将所述卫星调零天线的干扰位置发送至开环调零权值计算模块，将所述干扰位置测向完成标识发送至所述状态控制模块。
所述状态控制模块用于接收所述闭环权值更新模块发送过来的所述干扰位置测向完成标识，并根据所述干扰位置测向完成标识向所述开环调零权值计算模块发送卫星调零天线的开环调零权值计算指令，所述开环调零权值计算模块分别用于接收所述状态控制模块发送过来的卫星调零天线的开环调零权值计算指令，以及所述干扰测向模块发送过来的卫星调零天线的干扰位置，然后计算卫星调零天线的开环调零权值，得到所述卫星调零天线的开环调零权值的同时获取开环调零权值计算完成标识，所述卫星调零天线的开环调零权值为卫星调零天线的自适应权值，将所述卫星调零天线的自适应权值通过波束网络接口发送至模拟波束形成网络，将所述开环调零权值计算完成标识发送至所述状态控制模块。
所述状态控制模块接收所述开环调零权值计算模块发送过来的开环调零权值计算完成指令，并根据所述开环调零权值计算完成标识向所述模拟波束形成网络发送加载自适应权值指令，所述模拟波束形成网络分别用于接收所述开环调零权值计算模块发送过来的所述卫星调零天线的自适应权值，以及所述状态控制模块发送过来的加载自适应权值指令，并根据所述加载自适应权值指令对所述卫星调零天线的自适应权值进行加载，进而得到模拟波束网络稳定标识，然后将所述模拟波束网络稳定标识发送至所述状态控制模块，实现卫星调零天线中的干扰抑制。
具体地，在卫星调零天线片上系统中，将所述数据正交插值模块、幅相误差校正模块和信号处理模块作为FPGA芯片，所述信号处理模块包括状态控制模块、闭环权值更新模块、干扰测向模块和开环调零权值计算模块。
状态控制模块是卫星调零天线片上系统状态机，控制卫星调零天线片上系统的工作状态，协调数据预处理模块、状态控制模块和信号处理模块的工作；所述卫星调零天线包括两种工作状态：静态状态和调零状态。在静态状态下，数据预处理模块保持对幅相误差校正后的支路数字基带复信号和幅相误差校正后的合路数字基带复信号进行监看，状态控制模块控制模拟波束形成网络保持在静态权值的加载状态下，其余模块处于未启动状态；在调零状态下，状态控制模块接收通道选择开关、闭环权值更新模块、干扰测向模块和开环调零权值计算模块分别发送过来的完成标识，并分别向通道选择开关、闭环权值更新模块、干扰测向模块和开环调零权值计算模块发送相应指令，以此控制卫星调零天线片上系统的工作。
所述状态控制模块对所述通道选择开关的控制包括：向通道选择开关发送开关切换指令，接收开关切换完成标识；对所述模拟波束形成网络的控制包括：向模拟波束网络发送加载自适应权值指令，接收模拟波束网络稳定标识；对跳频本振源的控制包括：接收跳频本振源的频带跳变标识和频带遍历标识。
状态控制模块对数字预处理模块的控制包括：接收数字预处理模块的门限检测标识；状态控制模块对外部同步动态随机存取存储器DDR2-SDRAM的控制包括：控制外部同步动态随机存取存储器DDR2-SDRAM数据写入/读取指令；状态控制模块对闭环权值更新模块的控制包括：向闭环权值更新模块发送启动闭环迭代指令，接收闭环权值计算完成标识；状态控制模块对干扰测向模块的控制包括：向干扰测向模块发送干扰位置测向指令，接收干扰位置测向完成标识；状态控制模块对开环调零权值计算模块的控制包括：向开环调零权值计算模块发送开环调零权值计算指令，接收开环调零权值计算完成指令。
参照图2，为数据预处理模块的内部计算结构图；所述数据预处理模块还包括门限检测单元，所述数据预处理模块中的幅相误差校正模块单向通讯连接所述门限检测单元；所述数据预处理模块接收模拟接收机发送过来的支路中频模拟信号和合路中频模拟信号，然后对所述支路中频模拟信号和合路中频模拟信号分别依次进行模数转换(ADC)、正交插值和幅相误差校正，分别得到幅相误差校正后的支路数字基带复信号和幅相误差校正后的合路数字基带复信号，将所述幅相误差校正后的支路数字基带复信号写入外部同步动态随机存取存储器DDR2-SDRAM，同时根据所述门限检测单元预先存储的基带复信号门限值对所述幅相误差校正后的合路数字基带复信号进行门限检测，获得门限检测标识，将所述门限检测标识发送至所述状态控制模块。
参照图3，为闭环权值更新模块的内部计算结构图；所述闭环权值更新模块是在闭环体制下的自适应权值计算模块，用于计算卫星调零天线的闭环调零权值，包括以下子步骤：
(1)所述状态控制模块接收所述幅相误差校正模块发送过来的所述门限检测标识，当所述门限检测标识大于所述幅相误差校正后的合路数字基带复信号门限时，所述状态控制模块向所述闭环权值更新模块发送启动闭环迭代指令。
(2)状态控制模块控制读取外部同步动态随机存取存储器DDR2-SDRAM中存储的所述幅相误差校正后的支路数字基带复信号，并计算幅相误差校正后支路数字基带复信号的波束合成，判断所述幅相误差校正后支路数字基带复信号的波束合成是否小于预先设定的基带复信号门限值，若所述幅相误差校正后支路数字基带复信号的波束合成小于预先设定的基带复信号门限值，执行(4)；否则执行(3)。
(3)分别计算幅相误差校正后的支路数字基带复信号的自相关、自适应迭代步长，以及幅相误差校正后的支路数字基带复信号与幅相误差校正后的合路数字基带复信号的互相关，进而计算卫星调零天线的闭环调零权值，并存储所述卫星调零天线的闭环调零权值，然后执行(2)。
(4)计算卫星调零天线的闭环调零权值，得到卫星调零天线的闭环调零权值的同时获取闭环调零权值计算完成标识，并向状态控制模块发送闭环调零权值计算完成标识。
参照图4，为干扰测向模块的内部计算结构图；所述干扰测向模块按如下步骤进行：
(5)当状态控制模块接收到闭环调零权值计算完成标识后，向干扰测向模块发送干扰位置测向指令。
(6)获取卫星调零天线的闭环调零权值，并在32位软核MicroBlaze中计算卫星调零天线的干扰位置谱峰搜索函数，完成卫星调零天线的干扰位置谱峰搜索，然后将搜索到的谱峰对应的干扰位置，作为卫星调零天线的干扰位置并进行存储。
(7)干扰测向模块向状态控制模块发送干扰位置测向完成标识。
参照图5，为开环调零权值计算模块的内部计算结构图；所述开环权值计算模块按如下步骤进行：
(8)当状态控制模块接收到干扰位置测向完成标识后向开环调零权值计算模块发送卫星调零天线的开环调零权值计算指令。
(9)开环调零权值计算模块接收干扰测向模块发送过来的卫星调零天线的干扰位置，并通过32位软核MicroBlaze获取导向矢量数据，所述导向矢量数据预置在FLASH芯片中，且所述导向矢量数据表示卫星调零天线的通信覆盖区域中各个位置对应的天线幅相增益数值，由实际测量得到；根据所述导向矢量数据获得卫星调零天线的干扰位置对应的干扰信号导向矢量，将所述干扰信号导向矢量组成卫星调零天线的方向矩阵，然后根据所述卫星调零天线的方向矩阵计算卫星调零天线的开环调零权值。
(10)开环调零权值计算完成后，开环调零权值计算模块向状态控制模块发送开环调零权值计算完成指令，状态控制模块在接收到所述开环调零权值计算完成指令后向模拟波束形成网络发送加载自适应权值指令，并将卫星调零天线的开环调零权值通过波束网络接口发送到模拟波束形成网络。
上述模块均在FPGA芯片中实现，通过先闭环迭代调零，再干扰测向，最后进行开环调零权值计算，实现在较低硬件复杂度下，有效抑制干扰。
参照图6，为本发明的一种跳频通信下的调零方法流程图，所述跳频通信下的调零方法，基于所述卫星调零天线信号处理片上系统，所述卫星调零天线信号处理片上系统包括：天线阵元通道、通道选择开关、模拟接收机、模拟波束形成网络、跳频本振源；所述卫星调零天线片上系统，包括：数据预处理模块、外部同步动态随机存取存储器DDR2-SDRAM和信号处理模块；所述数据预处理模块包含双通道ADC芯片、数据正交插值模块和幅相误差校正模块，所述信号处理模块包含状态控制模块、闭环权值更新模块、干扰测向模块和开环调零权值计算模块，所述跳频通信下的调零方法，包括以下步骤：
步骤1，确定天线阵元通道包含N个通道，且向通道选择开关发送N路模拟信号；此处N＝7。
状态控制模块向通道选择开关发送开关切换指令，通道选择开关接收所述状态控制模块发送过来的开关切换指令，并根据所述开关切换指令分时切换通道接收天线阵元通道发送过来的N路模拟信号，进而得到开关切换完成标识，然后任意选取一路模拟信号作为支路模拟信号发送至模拟接收机，将所述开关切换完成标识发送至状态控制模块。
模拟波束形成网络获取模拟波束信号，并将所述模拟波束信号作为合路模拟波束信号发送至模拟接收机。
跳频本振源获取跳频本振源的频带跳变标识和频带遍历标识，并将所述跳频本振源的频带跳变标识和频带遍历标识分别发送至模拟接收机和状态控制模块。
所述模拟接收机分别接收所述跳频本振源发送过来的所述频带跳变标识和频带遍历标识，以及通道选择开关发送过来的支路模拟信号和模拟波束形成网络发送过来的合路模拟波束信号，并分别对所述支路模拟信号和所述合路模拟波束信号依次进行解调和中频转化，分别得到支路中频模拟信号和合路中频模拟信号，然后将所述支路中频模拟信号和合路中频模拟信号分别发送至数据预处理模块。
步骤2，数据预处理模块根据所述支路中频模拟信号和合路中频模拟信号，计算幅相误差校正后的支路数字基带复信号和幅相误差校正后的合路数字基带复信号，并监看幅相误差校正后的支路数字基带复信号，同时根据数据预处理模块预先存储的基带复信号门限值对所述幅相误差校正后的合路数字基带复信号进行门限检测，获得门限检测标识，状态控制模块对所述门限检测标识进行判定：
当所述幅相误差校正后的合路数字基带复信号大于数据预处理模块预先存储的基带复信号门限值时，启动闭环权值调零；同时状态控制模块控制外部同步动态随机存取存储器DDR2-SDRAM存储幅相误差校正后的支路数字基带复信号，并当状态控制模块接收到跳频本振源发送过来的频带跳变标识时执行步骤3；当所述幅相误差校正后的合路数字基带复信号小于数据预处理模块预先存储的基带复信号门限值时，返回步骤1执行数据预处理模块监看幅相误差校正后的支路数字基带复信号。
步骤3，初始化：n表示迭代次数，且n得初始值为0，i∈{1,2,…,N}，N表示天线阵元通道包含的通道个数，每一个通道为一个支路，i表示第i个支路，i的初始值为1。
步骤4，根据幅相误差校正后的支路数字基带复信号，计算第n+1次迭代后第i个支路的闭环调零权值w i(n+1)。
具体地，计算第n+1次迭代后第i个支路的闭环调零权值w i(n+1)，其表达式为：
其中，w i(n)表示第n次迭代后第i个支路的闭环调零权值，表示第n次迭代后第i个支路数字基带复信号与幅相误差校正后支路数字基带复信号的波束合成的互相关，表示基于闭环算法的第i个支路数字基带复信号的自适应迭代步长，表示第i个数字基带复信号的自相关，C表示与第i个支路数字基带复信号正相关的常数值，且C＝10；所述第i个数字基带复信号为幅相误差校正后的第i个支路数字基带复信号。
步骤5，令i加1,重复执行步骤4，直到得到第n+1次迭代后第N个支路的闭环调零权值w N(n+1)，此时得到了第n+1次迭代后第1个支路的闭环调零权值w 1(n+1)到第n+1次迭代后第N个支路的闭环调零权值w N(n+1)，并将所述第n+1次迭代后第1个支路的闭环调零权值w 1(n+1)到第n+1次迭代后第N个支路的闭环调零权值w N(n+1)，作为第n+1次迭代后的卫星调零天线的闭环调零权值wn+1，然后执行步骤6。
步骤6，状态控制模块控制读取外部同步动态随机存取存储器DDR2-SDRAM中存储的所述幅相误差校正后的支路数字基带复信号，并计算幅相误差校正后支路数字基带复信号的波束合成；闭环权值更新模块接收所述幅相误差校正后的支路数字基带复信号的波束合成，如果所述幅相误差校正后的支路数字基带复信号的波束合成大于数据预处理模块预先存储的基带复信号门限值，则令n加1，返回步骤4。
如果所述幅相误差校正后的支路数字基带复信号的波束合成小于或等于数据预处理模块预先存储的基带复信号门限值，闭环权值更新模块向状态控制模块发送闭环调零权值计算完成标识，且迭代过程结束，并将此时得到的第n+1次迭代后的卫星调零天线的闭环调零权值wn+1作为卫星调零天线的闭环调零权值w，w为N×1维向量，然后执行步骤7。
步骤7，干扰测向模块接收所述卫星调零天线的闭环调零权值w，并计算卫星调零天线的干扰位置谱峰搜索函数其表达式为：
其中，w表示卫星调零天线的闭环调零权值，表示卫星调零天线的点波束方向图，表示卫星调零天线的干扰位置谱峰搜索函数，θ表示卫星调零天线的干扰俯仰角度，表示卫星调零天线的干扰方位角度，上标T表示转置，上标H表示共轭转置，上标*表示共轭。
根据卫星调零天线的干扰位置谱峰搜索函数对卫星调零天线的干扰位置谱峰进行搜索，并记录搜索到的谱峰位置，将所述搜索到的谱峰位置作为卫星调零天线的干扰位置进行存储，然后干扰测向模块向状态控制模块发送干扰位置测向完成标识，干扰测向模块接收所述干扰位置测向完成标识。
步骤8，状态控制模块对数据预处理模块获得的门限检测标识和跳频本振源发送的频带跳变标识或频带遍历标识进行监看，当状态控制模块接收到所述频带跳变标识发生变化且幅相误差校正后的支路数字基带复信号大于门限检测单元预先存储的基带复信号门限值时，将幅相误差校正后的支路数字基带复信号写入外部同步动态随机存取存储器DDR2-SDRAM中；当状态控制模块接收到频带遍历标识时，停止向外部同步动态随机存取存储器DDR2-SDRAM写入幅相误差校正后的支路数字基带复信号，同时向开环调零权值计算模块发送卫星调零天线的开环调零权值计算指令。
步骤9，开环调零权值计算模块接收状态控制模块发送过来的卫星调零天线的开环调零权值计算指令，并计算卫星调零天线的开环调零权值Wd，其表达式为：
Wd＝(I-ψ(ψHψ)-1ψH)Ws
其中，Ws表示预置的卫星调零天线的静态权值，即在无干扰环境下模拟波束形成网络加载的权值；ψ表示卫星调零天线的干扰信号导向矢量组成的方向矩阵，所述干扰信号导向矢量根据步骤7存储的卫星调零天线的干扰位置构造得到，具体为：所述导向矢量数据预置在FLASH中，根据所述导向矢量数据获得卫星调零天线的干扰位置对应的干扰信号导向矢量，将所述干扰信号导向矢量组成卫星调零天线的方向矩阵；I表示N×1维单位矩阵，Wd表示卫星调零天线的开环调零权值。
步骤10，得到所述卫星调零天线的开环调零权值Wd的同时获取开环调零权值计算完成标识，所述卫星调零天线的开环调零权值为卫星调零天线的自适应权值，将所述卫星调零天线的自适应权值通过波束网络接口发送至模拟波束形成网络，将所述开环调零权值计算完成标识发送至所述状态控制模块。
所述状态控制模块接收所述开环调零权值计算模块发送过来的开环调零权值计算完成指令，并根据所述开环调零权值计算完成标识向所述模拟波束形成网络发送加载自适应权值指令，所述模拟波束形成网络分别用于接收所述开环调零权值计算模块发送过来的所述卫星调零天线的自适应权值，以及所述状态控制模块发送过来的加载自适应权值指令，并根据所述加载自适应权值指令对所述卫星调零天线的自适应权值进行加载，进而得到模拟波束网络稳定标识，然后将所述模拟波束网络稳定标识发送至所述状态控制模块，实现卫星调零天线中的干扰抑制。
其中，本发明提出的卫星调零天线在跳频通信下的片上系统调零方法，解决了在接收机接收频带分时跳变的情况下，由于各个频带内卫星调零天线中的干扰不同而难以有效完成对整个接收带宽内的干扰抑制问题。
参照图7，为无干扰环境下卫星调零天线的静态方向图；分别给定三个干扰，分别为第一干扰、第二干扰和第三干扰，第一干扰和第二干扰在同一频带范围(100MHz-200MHz)内，第三干扰位于另一频带范围(350MHz-450MHz)内频带，三个干扰分别位于天线方向图的中心区域和边缘区域，且三个干扰各自的干噪比均为30dB；结合卫星调零天线方向图，利用计算机仿真，给出使用本发明方法得到的卫星调零天线的仿真效果图，如图8(a)-8(e)所示，图8(a)为接收第一干扰和第二干扰后进行频带闭环调零得到的等高线图；图8(b)为图8(a)对应的闭环测向仿真图；图8(c)为接收三干扰后进行频带闭环调零后得到的等高线图；图8(d)为图8(c)对应的闭环测向仿真图；图8(e)为三个个干扰分别在不同频带时进行开环调零后得到的等高线图。
由图8(a)可以看出，调零后方向图在第一干扰和第二干扰的位置形成了有效零陷，抗干扰能力达到30dB以上；图8(b)表明在第一干扰和第二干扰位置形成谱峰，对两个干扰进行有效测向；图8(c)表明在第三干扰的位置形成零陷，由于第三干扰的接收频带内没有第一干扰和第二干扰，所以第三干扰的方向图在第一干扰、第二干扰处没有形成零陷；图8(d)是相应的闭环测向的仿真结果，在第三干扰形成谱峰，测向准确；图8(e)为进行开环权值计算后得到的等高线示意图在三个干扰处均形成了零陷，且零陷深度均在30dB以上；由此可以看出，本发明提出的方法能够有效地对各个频带内的干扰进行调零。
卫星调零天线片上系统硬件程序设计：本实施例中的片上系统使用的硬件资源包括一片双通道ADC芯片、一个外部存储器DDR2-SDRAM外部同步动态随机存取存储器DDR2-SDRAM、一片FPGA芯片和一个FLASH芯片，所述FPGA芯片包含数据正交插值模块、幅相误差校正模块和信号处理模块；如图9所示，图9为卫星调零天线片上系统算法的硬件实现流程图，其中各部分功能如下：
(一)双通道ADC芯片完成数据采集和模数转换。
(二)FPGA芯片依次完成数据预处理、闭环权值更新、干扰测向和开环权值计算，并且FPGA芯片内部通过状态控制模块实现卫星调零天线片上系统内每一个模块的控制。
(三)外部存储器DDR2-SDRAM，即外部同步动态随机存取存储器DDR2-SDRAM完成幅相误差校正后的合路数字基带复信号的存储。
(四)FLASH芯片向FPGA芯片加载预置的导向矢量数据；所述导向矢量数据预置在FLASH芯片中，且所述导向矢量数据表示卫星调零天线的通信覆盖区域中各个位置对应的天线幅相增益数值，由实际测量得到。
卫星调零天线片上系统算法的过程为：
(五)通道选择开关输出支路模拟信号，模拟波束形成网络输出模拟波束信号，并将所述支路模拟信号和所述模拟波束信号输入至FPGA芯片内的数据预处理模块依次进行模数转换、正交插值和幅相误差校正，分别得到幅相误差校正后的支路数字基带复信号和幅相误差校正后的合路数字基带复信号。
(六)FPGA芯片内的数据信号预处理模块输出幅相误差校正后的支路数字基带复信号和幅相误差校正后的合路数字基带复信号后，FPGA芯片控制外部存储器DDR2-SDRAM存储取幅相误差校正后的支路数字基带复信号。
(七)FPGA芯片内的状态控制模块读取外部存储器DDR2-SDRAM中存储的幅相误差校正后的支路数字基带复信号，并计算卫星调零天线的闭环调零权值。
(八)FPGA芯片通过波束网络接口将卫星调零天线的开环调零权值加载到模拟波束形成网络，进而得到模拟波束网络稳定标识，然后将所述模拟波束网络稳定标识发送至所述状态控制模块，实现卫星调零天线中的干扰抑制。
具体地，图10是chipscope抓取的卫星调零天线片上系统输出的调零权值示意图；图11本发明的卫星调零天线片上系统输出的调零权值对应的浮点数形式示意图；图12是本发明的卫星调零天线片上系统输出的调零权值调理后形成的等高线图，其中卫星调零天线片上系统在跳频通信下的片上系统调零方法为：
通过卫星调零天线的模拟接收机将支路模拟信号和合路模拟波束信号输入到卫星调零天线片上系统的数据预处理模块中依次进行模数转换、正交插值和幅相误差校正，分别得到幅相误差校正后的支路数字基带复信号和幅相误差校正后的合路数字基带复信号后分别发送至信号处理模块，计算得到卫星调零天线的自适应权值，然后利用chipscope抓取卫星调零天线的自适应权值如图10所示，对应的调零权值的浮点数表示形式如图11所示，图12所示调零后方向图的等高线图使用静态方向图的最大值归一化，由调零后以静态方向图最大值归一化后的等高线图上可见干扰位置处的产生了深凹口，说明卫星调零天线中的干扰被有效抑制。

Claims (8)

1.一种卫星调零天线信号处理片上系统，包括：天线阵元通道、通道选择开关、模拟接收机、模拟波束形成网络、跳频本振源，其特征在于，所述卫星调零天线信号处理片上系统，还包括：数据预处理模块、外部同步动态随机存取存储器DDR2-SDRAM和信号处理模块；所述数据预处理模块包含双通道ADC芯片、数据正交插值模块和幅相误差校正模块，所述信号处理模块包含状态控制模块、闭环权值更新模块、干扰测向模块和开环调零权值计算模块；
所述天线阵元通道单向通讯连接所述通道选择开关，所述通道选择开关单向通讯连接所述模拟接收机，所述通道选择开关与所述状态控制模块双向通讯连接，所述模拟接收机单向通讯连接所述双通道ADC芯片，所述双通道ADC芯片单向通讯连接所述数据正交插值模块，所述数据正交插值模块单向通讯连接所述幅相误差校正模块，所述幅相误差校正模块单向通讯连接所述状态控制模块，所述外部同步动态随机存取存储器DDR2-SDRAM与所述状态控制模块双向通讯连接，所述状态控制模块与所述开环调零权值计算模块双向通讯连接，所述状态控制模块与所述闭环权值更新模块双向通讯连接，所述状态控制模块与所述干扰测向模块双向通讯连接，所述闭环权值更新模块单向通讯连接所述干扰测向模块，所述干扰测向模块单向通讯连接所述开环调零权值计算模块，所述状态控制模块与所述模拟波束形成网络双向通讯连接，所述开环调零权值计算模块通过波束网络接口单向通讯连接所述模拟波束形成网络，所述跳频本振源单向通讯连接所述模拟接收机，所述跳频本振源单向通讯连接所述状态控制模块；所述双通道模数转换ADC芯片为双通道高速模数转换ADC芯片；
所述天线阵元通道包含N个通道，用于向通道选择开关发送N路模拟信号；
所述状态控制模块用于向所述通道选择开关发送开关切换指令，所述通道选择开关用于接收所述状态控制模块发送过来的开关切换指令，并根据所述开关切换指令分时切换通道接收天线阵元通道发送过来的N路模拟信号，进而得到开关切换完成标识，然后任意选取一路模拟信号作为支路模拟信号发送至模拟接收机，将所述开关切换完成标识发送至状态控制模块；
所述模拟波束形成网络用于获取模拟波束信号，并将所述模拟波束信号作为合路模拟波束信号发送至模拟接收机；
所述跳频本振源用于获取跳频本振源的频带跳变标识和频带遍历标识，并将所述跳频本振源的频带跳变标识和频带遍历标识分别发送至模拟接收机和状态控制模块；
所述模拟接收机分别用于接收所述跳频本振源发送过来的所述频带跳变标识和频带遍历标识，以及通道选择开关发送过来的支路模拟信号和模拟波束形成网络发送过来的合路模拟波束信号，并分别对所述支路模拟信号和所述合路模拟波束信号依次进行解调和中频转化，分别得到支路中频模拟信号和合路中频模拟信号，然后将所述支路中频模拟信号和合路中频模拟信号分别发送至双通道ADC芯片；
所述双通道ADC芯片用于接收模拟接收机发送过来的支路中频模拟信号和合路中频模拟信号，并对所述支路中频模拟信号和合路中频模拟信号分别进行模数转换，分别得到支路中频数字信号和合路中频数字信号，然后将所述支路中频数字信号和合路中频数字信号分别发送至数据正交插值模块；
所述数据正交插值模块用于接收双通道ADC芯片发送过来的支路中频数字信号和合路中频数字信号，并对所述支路中频数字信号和合路中频数字信号分别进行正交插值，分别得到正交插值后的支路中频数字信号和正交插值后的合路中频数字信号，然后将所述正交插值后的支路中频数字信号和正交插值后的合路中频数字信号发送至幅相误差校正模块；
所述幅相误差校正模块用于接收数据正交插值模块发送过来的正交插值后的支路中频数字信号和正交插值后的合路中频数字信号，并对所述正交插值后的支路中频数字信号和正交插值后的合路中频数字信号分别进行幅相误差校正，分别得到幅相误差校正后的支路数字基带复信号和幅相误差校正后的合路数字基带复信号，然后所述状态控制模块控制所述幅相误差校正后的支路数字基带复信号写入外部同步动态随机存取存储器DDR2-SDRAM中，同时根据所述幅相校正模块预先存储的基带复信号门限值对所述幅相误差校正后的合路数字基带复信号进行门限检测，获得门限检测标识，将所述门限检测标识发送至所述状态控制模块；
所述状态控制模块用于接收所述跳频本振源发送过来的所述频带跳变标识和频带遍历标识，以及所述幅相误差校正模块发送过来的所述门限检测标识，并向所述外部同步动态随机存取存储器DDR2-SDRAM发送数据写入/读取指令，然后通过片上系统总线从外部同步动态随机存取存储器DDR2-SDRAM中读取所述幅相误差校正后的支路数字基带复信号，并将所述幅相误差校正后的支路数字基带复信号发送至所述闭环权值更新模块，同时所述状态控制模块向所述闭环权值更新模块发送启动闭环迭代指令；
所述闭环权值更新模块分别用于接收所述控制状态模块发送过来的幅相误差校正后的支路数字基带复信号，以及所述启动闭环迭代指令，并计算卫星调零天线的闭环调零权值，得到卫星调零天线的闭环调零权值的同时获取闭环调零权值计算完成标识，然后将所述闭环调零权值计算完成标识发送至状态控制模块，将所述卫星调零天线的闭环调零权值发送至干扰测向模块；
所述状态控制模块用于接收所述闭环调零权值计算完成标识，并根据所述闭环调零权值计算完成标识向所述干扰测向模块发送干扰位置测向指令，所述干扰测向模块分别用于接收所述状态控制模块发送过来的所述干扰位置测向指令，以及所述闭环权值更新模块发送过来的卫星调零天线的闭环调零权值，然后计算卫星调零天线的干扰位置，得到卫星调零天线的干扰位置的同时获取干扰位置测向完成标识，将所述卫星调零天线的干扰位置发送至开环调零权值计算模块，将所述干扰位置测向完成标识发送至所述状态控制模块；
所述状态控制模块用于接收所述闭环权值更新模块发送过来的所述干扰位置测向完成标识，并根据所述干扰位置测向完成标识向所述开环调零权值计算模块发送卫星调零天线的开环调零权值计算指令，所述开环调零权值计算模块分别用于接收所述状态控制模块发送过来的卫星调零天线的开环调零权值计算指令，以及所述干扰测向模块发送过来的卫星调零天线的干扰位置，然后计算卫星调零天线的开环调零权值，得到所述卫星调零天线的开环调零权值的同时获取开环调零权值计算完成标识，所述卫星调零天线的开环调零权值为卫星调零天线的自适应权值，将所述卫星调零天线的自适应权值通过波束网络接口发送至模拟波束形成网络，将所述开环调零权值计算完成标识发送至所述状态控制模块；
所述状态控制模块接收所述开环调零权值计算模块发送过来的开环调零权值计算完成指令，并根据所述开环调零权值计算完成标识向所述模拟波束形成网络发送加载自适应权值指令，所述模拟波束形成网络分别用于接收所述开环调零权值计算模块发送过来的所述卫星调零天线的自适应权值，以及所述状态控制模块发送过来的加载自适应权值指令，并根据所述加载自适应权值指令对所述卫星调零天线的自适应权值进行加载，进而得到模拟波束网络稳定标识，然后将所述模拟波束网络稳定标识发送至所述状态控制模块，实现卫星调零天线中的干扰抑制。
2.如权利要求1所述的一种卫星调零天线片上系统和卫星调零天线片上系统所在卫星调零天线，其特征在于，所述闭环权值更新模块是在闭环体制下的自适应权值计算模块，用于计算卫星调零天线的闭环调零权值，包括以下子步骤：
(1)所述状态控制模块接收所述幅相误差校正模块发送过来的所述门限检测标识，当所述门限检测标识大于所述幅相误差校正后的合路数字基带复信号门限时，所述状态控制模块向所述闭环权值更新模块发送启动闭环迭代指令；
(2)状态控制模块控制读取外部同步动态随机存取存储器DDR2-SDRAM中存储的所述幅相误差校正后的支路数字基带复信号，并计算幅相误差校正后支路数字基带复信号的波束合成，判断所述幅相误差校正后支路数字基带复信号的波束合成是否小于预先设定的基带复信号门限值，若所述幅相误差校正后支路数字基带复信号的波束合成小于预先设定的基带复信号门限值，执行(4)；否则执行(3)；
(3)分别计算幅相误差校正后的支路数字基带复信号的自相关、自适应迭代步长，以及幅相误差校正后的支路数字基带复信号与幅相误差校正后的合路数字基带复信号的互相关，进而计算卫星调零天线的闭环调零权值，并存储所述卫星调零天线的闭环调零权值，然后执行(2)；
(4)计算卫星调零天线的闭环调零权值，得到卫星调零天线的闭环调零权值的同时获取闭环调零权值计算完成标识，并向状态控制模块发送闭环调零权值计算完成标识。
3.如权利要求1所述的一种卫星调零天线片上系统和卫星调零天线片上系统所在卫星调零天线，其特征在于，所述干扰测向模块按如下步骤进行：
(5)当状态控制模块接收到闭环调零权值计算完成标识后，向干扰测向模块发送干扰位置测向指令；
(6)获取卫星调零天线的闭环调零权值，并计算卫星调零天线的干扰位置谱峰搜索函数，完成卫星调零天线的干扰位置谱峰搜索，然后将搜索到的谱峰对应的干扰位置，作为卫星调零天线的干扰位置并进行存储；
(7)干扰测向模块向状态控制模块发送干扰位置测向完成标识。
4.如权利要求1所述的一种卫星调零天线片上系统和卫星调零天线片上系统所在卫星调零天线，其特征在于，所述开环凋零权值计算模块按如下步骤进行：
(8)当状态控制模块接收到干扰位置测向完成标识后向开环调零权值计算模块发送卫星调零天线的开环调零权值计算指令；
(9)开环调零权值计算模块接收干扰测向模块发送过来的卫星调零天线的干扰位置，并获取导向矢量数据，所述导向矢量数据预置在FLASH芯片中，且所述导向矢量数据表示卫星调零天线的通信覆盖区域中各个位置对应的天线幅相增益数值，由实际测量得到；根据所述导向矢量数据获得卫星调零天线的干扰位置对应的干扰信号导向矢量，将所述干扰信号导向矢量组成卫星调零天线的方向矩阵，然后根据所述卫星调零天线的方向矩阵计算卫星调零天线的开环调零权值；
(10)开环调零权值计算完成后，开环凋零权值计算模块向状态控制模块发送开环调零权值计算完成指令，状态控制模块在接收到所述开环调零权值计算完成指令后向模拟波束形成网络发送加载自适应权值指令，并将卫星调零天线的开环调零权值通过波束网络接口发送到模拟波束形成网络。
5.一种跳频通信下的调零方法，基于所述卫星调零天线信号处理片上系统，所述卫星调零天线信号处理片上系统包括：天线阵元通道、通道选择开关、模拟接收机、模拟波束形成网络、跳频本振源；所述卫星调零天线片上系统，包括：数据预处理模块、外部同步动态随机存取存储器DDR2-SDRAM和信号处理模块；所述数据预处理模块包含双通道ADC芯片、数据正交插值模块和幅相误差校正模块，所述信号处理模块包含状态控制模块、闭环权值更新模块、干扰测向模块和开环调零权值计算模块，所述跳频通信下的调零方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，确定天线阵元通道包含N个通道，且向通道选择开关发送N路模拟信号；状态控制模块向通道选择开关发送开关切换指令，通道选择开关接收所述状态控制模块发送过来的开关切换指令，并根据所述开关切换指令分时切换通道接收天线阵元通道发送过来的N路模拟信号，进而得到开关切换完成标识，然后任意选取一路模拟信号作为支路模拟信号发送至模拟接收机，将所述开关切换完成标识发送至状态控制模块；
模拟波束形成网络获取模拟波束信号，并将所述模拟波束信号作为合路模拟波束信号发送至模拟接收机；
跳频本振源获取跳频本振源的频带跳变标识和频带遍历标识，并将所述跳频本振源的频带跳变标识和频带遍历标识分别发送至模拟接收机和状态控制模块；
所述模拟接收机分别接收所述跳频本振源发送过来的所述频带跳变标识和频带遍历标识，以及通道选择开关发送过来的支路模拟信号和模拟波束形成网络发送过来的合路模拟波束信号，并分别对所述支路模拟信号和所述合路模拟波束信号依次进行解调和中频转化，分别得到支路中频模拟信号和合路中频模拟信号，然后将所述支路中频模拟信号和合路中频模拟信号分别发送至数据预处理模块；
步骤2，数据预处理模块根据所述支路中频模拟信号和合路中频模拟信号，计算幅相误差校正后的支路数字基带复信号和幅相误差校正后的合路数字基带复信号，并监看幅相误差校正后的支路数字基带复信号，同时根据数据预处理模块预先存储的基带复信号门限值对所述幅相误差校正后的合路数字基带复信号进行门限检测，获得门限检测标识，状态控制模块对所述门限检测标识进行判定：
当所述幅相误差校正后的合路数字基带复信号大于数据预处理模块预先存储的基带复信号门限值时，启动闭环权值调零；同时状态控制模块控制外部同步动态随机存取存储器DDR2-SDRAM存储幅相误差校正后的支路数字基带复信号，并当状态控制模块接收到跳频本 振源发送过来的频带跳变标识时执行步骤3；当所述幅相误差校正后的合路数字基带复信号小于数据预处理模块预先存储的基带复信号门限值时，返回步骤1执行数据预处理模块监看幅相误差校正后的支路数字基带复信号；
步骤3，初始化：n表示迭代次数，且n得初始值为0，i∈{1,2,…,N}，N表示天线阵元通道包含的通道个数，每一个通道为一个支路，i表示第i个支路，i的初始值为1；
步骤4，根据幅相误差校正后的支路数字基带复信号，计算第n+1次迭代后第i个支路的闭环调零权值；
步骤5，令i加1,重复执行步骤4，直到得到第n+1次迭代后第N个支路的闭环调零权值w N(n+1)，此时得到了第n+1次迭代后第1个支路的闭环调零权值w 1(n+1)到第n+1次迭代后第N个支路的闭环调零权值w N(n+1)，并将所述第n+1次迭代后第1个支路的闭环调零权值w 1(n+1)到第n+1次迭代后第N个支路的闭环调零权值w N(n+1)，作为第n+1次迭代后的卫星调零天线的闭环调零权值wn+1，然后执行步骤6；
步骤6，状态控制模块控制读取外部同步动态随机存取存储器DDR2-SDRAM中存储的所述幅相误差校正后的支路数字基带复信号，并计算幅相误差校正后支路数字基带复信号的波束合成；闭环权值更新模块接收所述幅相误差校正后的支路数字基带复信号的波束合成，如果所述幅相误差校正后的支路数字基带复信号的波束合成大于数据预处理模块预先存储的基带复信号门限值，则令n加1，返回步骤4；
如果所述幅相误差校正后的支路数字基带复信号的波束合成小于或等于数据预处理模块预先存储的基带复信号门限值，闭环权值更新模块向状态控制模块发送闭环调零权值计算完成标识，且迭代过程结束，并将此时得到的第n+1次迭代后的卫星调零天线的闭环调零权值wn+1作为卫星调零天线的闭环调零权值w，w为N×1维向量，然后执行步骤7；
步骤7，干扰测向模块接收所述卫星调零天线的闭环调零权值w，并计算卫星调零天线的干扰位置谱峰搜索函数；
根据卫星调零天线的干扰位置谱峰搜索函数对卫星调零天线的干扰位置谱峰进行搜索，并记录搜索到的谱峰位置，将所述搜索到的谱峰位置作为卫星调零天线的干扰位置进行存储，然后干扰测向模块向状态控制模块发送干扰位置测向完成标识，干扰测向模块接收所述干扰位置测向完成标识；
步骤8，状态控制模块对数据预处理模块获得的门限检测标识和跳频本振源发送的频带跳变标识或频带遍历标识进行监看，当状态控制模块接收到所述频带跳变标识发生变化且幅相误差校正后的支路数字基带复信号大于门限检测单元预先存储的基带复信号门限值时，将幅相误差校正后的支路数字基带复信号写入外部同步动态随机存取存储器DDR2-SDRAM中；当状态控制模块接收到频带遍历标识时，停止向外部同步动态随机存取存储器DDR2-SDRAM写入幅相误差校正后的支路数字基带复信号，同时向开环调零权值计算模块发送卫星调零天线的开环调零权值计算指令；
步骤9，开环调零权值计算模块接收状态控制模块发送过来的卫星调零天线的开环调零权值计算指令，并计算卫星调零天线的开环调零权值；
步骤10，得到所述卫星调零天线的开环调零权值的同时获取开环调零权值计算完成标识，所述卫星调零天线的开环调零权值为卫星调零天线的自适应权值，将所述卫星调零天线的自适应权值通过波束网络接口发送至模拟波束形成网络，将所述开环调零权值计算完成标识发送至所述状态控制模块；
所述状态控制模块接收所述开环调零权值计算模块发送过来的开环调零权值计算完成指令，并根据所述开环调零权值计算完成标识向所述模拟波束形成网络发送加载自适应权值指令，所述模拟波束形成网络分别用于接收所述开环调零权值计算模块发送过来的所述卫星调零天线的自适应权值，以及所述状态控制模块发送过来的加载自适应权值指令，并根据所述加载自适应权值指令对所述卫星调零天线的自适应权值进行加载，进而得到模拟波束网络稳定标识，然后将所述模拟波束网络稳定标识发送至所述状态控制模块，实现卫星调零天线中的干扰抑制。
6.如权利要求5所述的一种所述卫星调零天线在跳频通信下的片上系统调零方法，其特征在于，在步骤4中，所述第n+1次迭代后第i个支路的闭环调零权值w i(n+1)，其表达式为：
其中，w i(n)表示第n次迭代后第i个支路的闭环调零权值，表示第n次迭代后第i个支路数字基带复信号与幅相误差校正后支路数字基带复信号的波束合成的互相关，表示基于闭环算法的第i个支路数字基带复信号的自适应迭代步长，表示第i个数字基带复信号的自相关，C表示与第i个支路数字基带复信号正相关的常数值；所述第i个数字基带复信号为幅相误差校正后的第i个支路数字基带复信号。
7.如权利要求5所述的一种所述卫星调零天线在跳频通信下的片上系统调零方法，其特征在于，在步骤7中，所述卫星调零天线的干扰位置谱峰搜索函数其表达式为：
其中，w表示卫星调零天线的闭环调零权值，表示卫星调零天线的点波束方向图，表示卫星调零天线的干扰位置谱峰搜索函数，θ表示卫星调零天线的干扰俯仰角度，表示卫星调零天线的干扰方位角度，上标T表示转置，上标H表示共轭转置，上标*表示共轭。
8.如权利要求5所述的一种所述卫星调零天线在跳频通信下的片上系统调零方法，其特征在于，在步骤9中，所述卫星调零天线的开环调零权值Wd，其表达式为：
Wd＝(I-ψ(ψHψ)-1ψH)Ws
其中，Ws表示预置的卫星调零天线的静态权值，即在无干扰环境下模拟波束形成网络加载的权值；ψ表示卫星调零天线的干扰信号导向矢量构成的方向矩阵，I表示N×1维单位矩阵，Wd表示卫星调零天线的开环调零权值。
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