CN113438005A - 卫星通信地面站干扰防护装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及无线通信设备抗干扰技术领域，公开了一种卫星通信地面站干扰防护装置，包括取样天线阵列，取样天线阵列包括N个取样天线单元，N≥1，还包括N+1个第一级下变频模块、馈电馈钟模块、N+1个第二级下变频模块、N+1个模数转换模块、数字信号处理模块、数模转换模块、上变频模块和本振源模块。本发明还公开了一种卫星通信地面站干扰防护方法。本发明卫星通信地面站干扰防护装置及方法，能够与卫通地面站设备集成，且可全方位角覆盖，并具有更小的电路尺寸和更高的空间分辨率。

Description

卫星通信地面站干扰防护装置及方法

技术领域

本发明涉及卫星通信干扰防护技术领域，具体涉及一种卫星通信地面站干扰防护装置及方法。

背景技术

卫星通信是一种依靠卫星中继实现远距离信息传输的无线通信技术。卫星通信是军事通信的重要手段之一，广泛应用于舰船、飞机等移动作战平台，常用于战术指令、战场态势、音视频通话等数据的传输。因此，保障卫星通信链路的安全可靠关乎作战胜败。实际作战中，卫星通信需能够抵抗敌方施放的电磁干扰，保障通信链路畅通。因此，提高卫星通信的干扰防护能力是亟待解决的技术问题。

卫星通信地面站一般采用抛物面天线、平板天线等高增益天线进行信号收发，能够利用天线的低旁瓣特性在一定程度上抑制干扰信号。然而，实际中天线旁瓣增益只能降低到有限的水平，因此单纯依赖天线旁瓣实现的干扰抑制能力也是有限的。特别是当干扰源方向接近天线主瓣，或当干扰源位于旁瓣但功率较大时，单独依赖抛物面天线无法满足实际抗干扰需求。

为提高卫通地面站的干扰抑制能力，一种方法是使用阵列天线波束形成方法。简单来说，通过多个天线单元接收信号，然后对接收信号进行矢量合成，使合成波束的零陷方向对准干扰源，从而实现干扰抑制。

虽然波束形成干扰抑制方法在文献中有大量报道，但应用于卫星通信地面站中还需要解决以下技术问题：

第一，难以兼容多种通信标准：当前卫星通信设备未采用统一标准，同时存在多种体制，例如TDMA、FDMA体制等，因此，通信卫星一般采用透明转发模式，以兼容不同的通信体制和协议。同样的，干扰防护装置对卫通接收信号的处理也必须是透明的，以保证对各种通信标准都适用；

第二，装置硬件及安装方案通用性较差：卫通地面站一般采用抛物面天线，无法实现波束形成。因此，若要使用波束形成抗干扰技术，必须增加额外的天线单元以及电路。增加的天线单元及电路需能够与现有卫星通信地面站设备集成安装，并能够适配典型的卫通地面站系统结构；

第三，防护装置的接入方式不够灵活，即干扰防护装置需难以方便的接入卫通地面站，并具备上述兼容性和通用性要求。

为提高卫星地面站的干扰防护能力，中国专利“双天线卫星通信系统下行链路干扰抑制方法”（申请号：201210551818.3）公开了一种双天线下行链路干扰抑制方法，但该方法需要采用下行训练序列进行滤波器权值估计，因此不能适用于无训练序列的通信系统。中国专利“一种用于卫星通信系统消除干扰的方法”（申请号：CN107872268A）公开了一种旁瓣干扰消除方法，但采用单个天线单元，无法实现多干扰源抑制，且未公开具体的电路方案。中国专利“用于卫星地面站的非合作干扰抑制装置及方法”（申请号：CN107872268A）公开了一种卫星地面站干扰防护装置设计方案，但存在以下缺点：（1）采用集中式辅助天线，容易被卫通天线等周围物体遮挡，存在空域覆盖盲区（2）采用两个独立的模块分别处理信标信号和数据信号，导致电路体积大（3）采用传统的线性自适应波束形成技术，存在空间分辨率限制，主瓣抗干扰性能差。

发明内容

本发明的目的就是针对上述技术的不足，提供一种卫星通信地面站干扰防护装置及方法，能够与卫通地面站设备集成，且可全方位角覆盖，并具有更小的电路尺寸和更高的空间分辨率。

为实现上述目的，本发明所设计的卫星通信地面站干扰防护装置，包括取样天线阵列，所述取样天线阵列包括N个取样天线单元，N≥1，还包括N+1个第一级下变频模块、馈电馈钟模块、N+1个第二级下变频模块、N+1个模数转换模块、数字信号处理模块、数模转换模块、上变频模块和第一本振源模块；

所述取样天线阵列中，N个取样天线单元分别连接第二至第N+1个第一级下变频模块的输入端，所述取样天线单元从不同空间位置采集干扰信号样本；

所述第一级下变频模块中，第一个所述第一级下变频模块的输入端连接抛物面卫通天线的输出端，其它所述第一级下变频模块的输入端连接所述取样天线单元，所述第一级下变频模块的输出端分别连接所述馈电馈钟模块的馈电馈钟端口，所述第一级下变频模块将所述卫通天线和取样天线单元接收到的射频信号进行滤波、低噪声放大并下变频为中频频率；

所述馈电馈钟模块中各中频频率信号的输出端分别连接所述第二级下变频模块的各输入端，所述馈电馈钟模块将第一级下变频模块输出的多路中频频率信号输出，并给所述第一级下变频模块提供电源和参考时钟信号；

所述第二级下变频模块的各输出端分别连接所述模数转换模块的各输入端，所述第二级下变频模块将中频频率信号下变频为基带或更低中频频率信号；

所述模数转换模块的各输出端连接所述数字信号处理模块的输入端，所述模数转换模块将接收到的信号转换为数字信号并输入给所述数字信号处理模块；

所述数字信号处理模块的输出端连接所述数模转换模块的输入端，所述数字信号处理模块在数字域实现干扰抑制处理，并将处理后的数字信号输出；

所述数模转换模块的输出端连接上变频模块的输入端，所述数模转换模块将所述数字信号处理模块输出的数字信号转换为模拟基带信号或中频信号；

所述上变频模块的输出端连接卫星通信调制解调器，所述上变频模块将所述数模转换模块的输出信号上变频到卫星通信地面站的中频信号频率并输出；

所述第一本振源模块的输出连接所述第二级下变频模块和上变频模块的本振端口，所述第一本振源模块提供下变频和上变频所需本振信号，使输出中信号频率和接收中频信号频率相同。

优选地，所述取样天线阵列为分布式阵列天线，所述取样天线阵列的各取样天线单元环绕所述卫通天线成圆环状放置，且各取样天线单元主波束指向径向方向，所述取样天线单元的方位角3dB波束宽度θaz，俯仰角3dB波束宽度θel，可抑制的干扰源个数为K，所述卫通天线旁瓣最大增益GS，满足如下关系：2π∙M/N≤θaz≤4π∙M/(10Gs/10∙θel)，其中，M=⌊N∙θaz/(2π)⌋，且K≤M≤N，⌊∙ ⌋为向下取整运算。

优选地，所述第一级下变频模块包括预选滤波器、第一低噪放、混频器、中频带通滤波器、第一双工器、第一偏置器和第二本振源模块：

所述预选滤波器的输入端连接所述取样天线单元或所述卫通天线，输出端连接所述第一低噪放的输入端，滤除卫通频带外的信号；

所述第一低噪放的输出端连接所述混频器的射频输入端，将接收信号进行低噪声放大；

所述混频器的本振输入端连接所述第二本振源模块的输出端，输出端连接所述中频带通滤波器的输入端，实现混频下变频处理；

所述中频带通滤波器的输出端连接所述第一双工器的中频输入端，用于滤除混频产生的镜像信号；

所述第一双工器的公共端口连接所述第一偏置器的中频与10MHz参考复合射频端口，10MHz输出端口连接所述第二本振源模块的参考源端口，用以实现中频与10MHz参考信号的复用；

所述第一偏置器的中频、10MHz、直流电源复合端口连接所述馈电馈钟模块的馈电馈钟端口，直流电源端口连接所述第二本振源模块的电源端口和所述第一低噪放的电源端口，用于实现中频信号、10MHz参考信号和直流电源复用同一接口；

所述第二本振源模块的输出端连接所述混频器的本振信号输入端，用于产生混频所需本振信号，各第二本振源模块频率相同，且共用同一参考时钟源。

优选地，所述取样天线阵列和所述第一级下变频模块一体化集成，并安装于卫通地面站的天线罩内部底座上。

优选地，所述馈电馈钟模块，包括N+1个第二偏置器、N+1个第二双工器、一个电源模块、一个多路功分器、一个第二低噪放和一个晶振，其中：

所述第二偏置器各包括一个第二偏置器公共端、一个第二偏置器射频端和一个第二偏置器直流端，所述第二偏置器公共端连接所述第一级下变频模块的中频端，所述第二偏置器直流端连接所述电源模块的输出端，所述第二偏置器射频端连接一个所述第二双工器的第二双工器公共端；

所述第二双工器各包括一个第二双工器公共端、一个第二双工器高频端和一个第二双工器低频端，所述第二双工器高频端连接所述第二级下变频模块的各输入端，所述第二双工器低频端连接所述多路功分器的各输出端，在同一端双向传输中频信号和参考时钟信号；

所述电源模块的输入端连接外部电源，输出端分别连接各第二偏置器直流端和晶振的电源端，给所述第一级下变频模块和晶振供电；

所述多路功分器的输入端连接所述第二低噪放的输出端，输出端分别接各第二双工器低频端，用于将晶振产生的信号等功分为N+1路；

所述第二低噪放，输入端接晶振输出端，输出端接多路功分器输入端，将所述晶振产生的信号进行低噪声放大；

所述晶振的输出端连接所述第二低噪放的输入端，产生所述第一级下变频模块所需参考的时钟信号。

优选地，所述第一级下变频模块和所述馈电馈钟模块的各端口间采用电缆连接，所述馈电馈钟模块和第二级下变频模块间采用电缆连接。

一种卫星通信地面站干扰防护方法，包括以下步骤：

S1：安装所述卫星通信地面站干扰防护装置；

S2：将卫通天线接收信号和取样天线单元接收信号输入带通滤波器，滤除通信信号带外干扰信号及噪声；

S3：将滤波后的取样天线单元接收信号输入非线性空时波束形成器，实现非线性变换，得到非线性变换后的取样信号；

S4：将非线性变换后的取样信号进行线性加权合成，得到干扰对消信号；

S5：将干扰对消信号与滤波后的卫通天线接收信号合成，实现干扰抑制；

S6：采用自适应滤波算法迭代调整取样信号的加权权值，使对消输出信号平均功率最小。

优选地，步骤S3中，非线性变换为：y=[xT,xH,(x○•x○•x)T, (x○•x○•x*)T, (x○•x*○•x*)T, (x*○•x*○•x*)T]T，其中x为输入信号矢量，y为非线性变换后的取样信号矢量，(•)T为转置运算，(•)H为共轭转置运算，○•为Hadamard积。

优选地，步骤S3中，非线性变换为：y=[x(1),x(3),…,x(P)]，x(p)=[x1│x1│p-1,…, xN│xN│p-1, x*1│x1│p-1,…, x*N│xN│p-1]，其中x=[x1,…,xN]为输入信号矢量，y为非线性变换后的取样信号矢量，│•│为取绝对值运算，(•)p为p次幂运算，P为奇数，且P≥3。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：

1、适用于多种通信体制：本发明通过数字存储转发实现通信信号的透明处理与传输，可适用于各种通信体制，由于是在信号级进行处理，不依赖于通信体制及协议，并且，本发明是对卫通中频信号进行处理，数字存储转发过程不会显著降低接收信号信噪比，因此可以在实现干扰防护的同时保证通信链路性能；

2、装置电路结构可适配典型卫通设备：本装置采用独立的取样天线、第一级下变频、馈电馈钟、第二级下变频、数模转换、数字信号处理、上变频、第一本振源模块等硬件模块，不依赖于卫通设备，以保障装置的通用性；

3、接口简单、接入方式灵活：本发明所述干扰防护装置与卫通设备间的接口仅包含一个中频输入端口和一个中频输出端口，接口简单，一般卫通地面站先将卫通天线接收信号下变频到中频再进行长距离传输后发送给调制解调器，具有开放的中频接口，因此，在中频链路接入干扰防护装置非常灵活，此外，由于接收信号已经进行了低噪声放大，在中频链路接入可避免插入干扰防护装置所造成的信噪比损失，相对于传统在射频接入的方法，中频接入方法更加灵活；

4、取样天线阵列设计可实现全方位覆盖，安装灵活：本发明采用分布式取样天线阵列结构，各天线单元及各第一级下变频模块之间相互独立，可灵活分布，取样天线环绕卫通天线放置，从而避免卫通天线对取样天线的遮挡，改善对干扰源方位的覆盖能力，取样天线单元与第一级下变频模块一体化集成可降低模块尺寸，便于安装在卫通天线罩内；

5、电路结构简单：本发明采用单个数字信号处理电路同时处理信标信号和多个数据信号，可大幅降低电路尺寸；

6、更好的干扰防护性能：本发明采用非线性波束形成算法，同时利用了取样信号的共轭变换分量以及高阶非线性变换分量，相对于传统线性波束形成算法只使用狭义的线性分量的方法，对于非高斯干扰信号可实现更高空间分辨能力，尤其可改善主瓣抗干扰性能。

附图说明

图1为本发明卫星通信地面站干扰防护装置的结构示意图；

图2为图1中第一级下变频模块的结构示意图；

图3为图1中馈电馈钟模块的结构示意图；

图4为本发明卫星通信地面站干扰防护方法的示意图；

图5为实施例中取样天线单元的安装示意图；

图6为实施例干扰抑制效果示例；

图7为本实施例非线性波束形成抗干扰算法与传统线性波束形成算法性能对比图。

图中各部件标号如下：

取样天线单元1、第一级下变频模块2、馈电馈钟模块3、第二级下变频模块4、模数转换模块5、数字信号处理模块6、数模转换模块7、上变频模块8、第一本振源模块9、卫通天线10、卫星通信调制解调器11、预选滤波器21、第一低噪放22、混频器23、中频带通滤波器24、第一双工器25、第一偏置器26、第二本振源模块27、电源模块31、多路功分器32、晶振33、外部电源34、第二偏置器35、第二双工器36、第二低噪放37、第二偏置器公共端351、第二偏置器射频端352、第二偏置器直流端353、第二双工器公共端361、第二双工器高频端362、第二双工器低频端363。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

如图1所示，本发明一种卫星通信地面站干扰防护装置，包括取样天线阵列，取样天线阵列包括N个取样天线单元1，N≥1，还包括N+1个第一级下变频模块2、馈电馈钟模块3、N+1个第二级下变频模块4、N+1个模数转换模块5、数字信号处理模块6、数模转换模块7、上变频模块8和第一本振源模块9；

取样天线阵列中，N个取样天线单元1分别连接第二至第N+1个第一级下变频模块2的输入端，取样天线单元1从不同空间位置采集干扰信号样本；

第一级下变频模块2中，第一个第一级下变频模块2的输入端连接抛物面卫通天线10的输出端，其它第一级下变频模块2的输入端连接取样天线单元1，第一级下变频模块2的输出端分别连接馈电馈钟模块3的馈电馈钟端口，第一级下变频模块2将卫通天线10和取样天线单元1接收到的射频信号进行滤波、低噪声放大并下变频为中频频率；

馈电馈钟模块3中各中频频率信号的输出端分别连接第二级下变频模块4的各输入端，馈电馈钟模块3将第一级下变频模块2输出的多路中频频率信号输出，并给第一级下变频模块2提供电源和参考时钟信号；

第二级下变频模块4的各输出端分别连接模数转换模块5的各输入端，第二级下变频模块4将中频频率信号下变频为基带或更低中频频率信号；

模数转换模块5的各输出端连接数字信号处理模块6的输入端，模数转换模块5将接收到的信号转换为数字信号并输入给数字信号处理模块6；

数字信号处理模块6的输出端连接数模转换模块7的输入端，数字信号处理模块6在数字域实现干扰抑制处理，并将处理后的数字信号输出；

数模转换模块7的输出端连接上变频模块8的输入端，数模转换模块7将数字信号处理模块6输出的数字信号转换为模拟基带信号或中频信号；

上变频模块8的输出端连接卫星通信调制解调器11，上变频模块8将数模转换模块7的输出信号上变频到卫星通信地面站的中频信号频率并输出；

第一本振源模块9的输出连接第二级下变频模块4和上变频模块8的本振端口，第一本振源模块9提供下变频和上变频所需本振信号，使输出中信号频率和接收中频信号频率相同。

其中，取样天线阵列为分布式阵列天线，取样天线阵列的各取样天线单元1环绕卫通天线10成圆环状放置，且各取样天线单元1主波束指向径向方向，取样天线单元的方位角3dB波束宽度θaz，俯仰角3dB波束宽度θel，可抑制的干扰源个数为K，卫通天线旁瓣最大增益GS，满足如下关系：2π∙M/N≤θaz≤4π∙M/(10Gs/10∙θel)，其中，M=⌊N∙θaz/(2π)⌋，且K≤M≤N，⌊∙ ⌋为向下取整运算。

本实施例中，如图5所示，采用4单元分布式阵列天线，环绕卫通天线10等间隔放置；取样天线单元1方位角3dB波束宽度为90度，俯仰角3dB波束宽度为20度，取样天线单元1指向径向方向。取样天线阵列可覆盖的干扰源角度范围为方位角0~360度，俯仰角±10度；可抑制1~4个干扰源，最大阵列增益为10dB。

本实施例中，如图2所示，第一级下变频模块2包括预选滤波器21、第一低噪放22、混频器23、中频带通滤波器24、第一双工器25、第一偏置器26和第二本振源模块27：

预选滤波器21的输入端连接取样天线单元1或卫通天线10，输出端连接第一低噪放22的输入端，滤除卫通频带外的信号；

第一低噪放22的输出端连接混频器23的射频输入端，将接收信号进行低噪声放大；

混频器23的本振输入端连接第二本振源模块27的输出端，输出端连接中频带通滤波器24的输入端，实现混频下变频处理；

中频带通滤波器24的输出端连接第一双工器25的中频输入端，用于滤除混频产生的镜像信号；

第一双工器25的公共端口连接第一偏置器26的中频与10MHz参考复合射频端口，10MHz输出端口连接第二本振源模块27的参考源端口，用以实现中频与10MHz参考信号的复用；

第一偏置器26的中频、10MHz、直流电源复合端口连接馈电馈钟模块3的馈电馈钟端口，直流电源端口连接第二本振源模块27的电源端口和第一低噪放22的电源端口，用于实现中频信号、10MHz参考信号和直流电源复用同一接口；

第二本振源模块27的输出端连接混频器23的本振信号输入端，用于产生混频所需本振信号，各第二本振源模块27频率相同，且共用同一参考时钟源。

本实施例中，预选滤波器21通带为12.25~12.75GHz，与卫通接收频段相同；第一低噪放22噪声系数为1dB，增益为30dB；第二本振源模块27产生的本振频率为11.3GHz，对应中频信号为0.95~1.45GHz。

如图3所示，馈电馈钟模块3，包括N+1个第二偏置器35、N+1个第二双工器36、一个电源模块31、一个多路功分器32、一个第二低噪放37和一个晶振33，其中：

第二偏置器35各包括一个第二偏置器公共端351、一个第二偏置器射频端352和一个第二偏置器直流端353，第二偏置器公共端351连接第一级下变频模块2的中频端，第二偏置器直流端353连接电源模块31的输出端，第二偏置器射频端352连接一个第二双工器36的第二双工器公共端361；

第二双工器36各包括一个第二双工器公共端361、一个第二双工器高频端362和一个第二双工器低频端363，第二双工器高频端362连接第二级下变频模块2的各输入端，第二双工器低频端363连接多路功分器32的各输出端，在同一端双向传输中频信号和参考时钟信号；

电源模块31的输入端连接外部电源34，输出端分别连接各第二偏置器直流端353和晶振33的电源端，给第一级下变频模块2和晶振33供电；

多路功分器32的输入端连接第二低噪放37的输出端，输出端分别接各第二双工器低频端363，用于将晶振33产生的信号等功分为N+1路；

第二低噪放37，输入端接晶振33输出端，输出端接多路功分器32输入端，将晶振33产生的信号进行低噪声放大；

晶振33的输出端连接第二低噪放37的输入端，产生第一级下变频模块2所需参考的时钟信号，本实施例中，晶振33产生10MHz正弦波参考信号，以保证各第一级下变频模块2的本振频率一致，可保证输出中频信号频率一致，这是实现阵列波束形成的必要条件。

另外，本实施例中，取样天线阵列和第一级下变频模块2一体化集成，并安装于卫通地面站的天线罩内部底座上。第一级下变频模块2和馈电馈钟模块3的各端口间采用电缆连接，馈电馈钟模块3和第二级下变频模块4间采用电缆连接，以实现远距离中频信号传输。由于卫星通信调制解调器11一般放置在舱室内，而卫通天线10放置于舱室外，的长度可达数十米，因此，馈电馈钟模块3等其他模块可放置在室内，靠近卫星通信调制解调器11放置。

结合图4所示，本实施例卫星通信地面站干扰防护装置的防护方法，包括以下步骤：

S1：安装如权利要求1的卫星通信地面站干扰防护装置；

S2：将卫通天线接收信号x0(n)和取样天线单元接收信号x1(n),…,xN(n)输入带通滤波器hbpf(n)，滤除通信信号带外干扰信号及噪声，分别得到滤波后的卫通天线接收信号d(n)=x0(n)∗hbpf(t)，和滤波后的取样天线单元接收信号v(n)=[v1(n),…,vn(n)]T，其中vn(n)=xn(n) ∗hbpf(n)，*为卷积运算，该步骤用于滤除通信信号带外干扰及噪声信号；

S3：将滤波后的取样天线单元接收信号输入非线性空时波束形成器，实现非线性变换，得到非线性变换后的取样信号：

u(n)=[uTlinear(n), uTnonlinear(n)]T

其中，

ulinear(n)=[vT(n),vH(n)]T

unonlinear(n)= [(v(n)○•v(n)○•v(n))T,(v(n)○•v(n)○•v(n)*)T,(v(n)○•v(n)*○•v(n)*)T, (v(n)*○•v(n)*○•v(n)*)T]T

其中(•)T为转置运算，(•)H为共轭转置运算，(•)*为共轭运算，○•为Hadamard积；

S4：将非线性变换后的取样信号进行线性加权合成，得到干扰对消信号y(n)=wH(n)u(n)，其中w(n)为非线性波束形成器权值；

S5：将干扰对消信号与滤波后的卫通天线接收信号合成，实现干扰抑制，具体过程如下：对消输出信号e(n)=d(n)-y(n)；

S6：采用自适应滤波算法迭代调整取样信号的加权权值，使对消输出信号平均功率E(│e(n)2│)最小，具体过程如下：w(n+1)=w(n)+μe*(n)u(n)，其中μ为步长。

在其它实施例中，步骤S3的非线性变换也可以为：

y=[x(1),x(3),…,x(P)]，x(p)=[x1│x1│p-1,…,xN│xN│p-1, *1│x1│p-1,…, x*N│xN│p-1]，其中x=[x1,…,xN]为输入信号矢量，y为非线性变换后的取样信号矢量，│•│为取绝对值运算，(•)p为p次幂运算，P为奇数，且P≥3。

如图6所示，为本实施例抗干扰效果示例。其中干扰信号方位角为30度，俯仰角为0度。图中给出了抗干扰前后干扰信号的频谱，其中实线为干扰防护装置关闭时的接收信号频谱，虚线为干扰防护装置打开时的接收信号频谱。可见，干扰信号被有效抑制，通信信号恢复，从而保障卫星通信链路正常。

如图7所示，为干扰源在不同角度条件下采用传统线性波束形成和本发明实施例中非线性波束形成抗干扰算法得到的输出信干噪比。其中，干扰源方位角与卫星所在方位角相同，俯仰角与卫通天线主波束方向夹角为0~5度。由图可见，本发明所给出的方法可显著改善抗干扰性能。特别是在干扰源距离卫通天线主瓣较近时，具有更高的输出信干噪比。

Claims (9)

1.一种卫星通信地面站干扰防护装置，其特征在于：包括取样天线阵列，所述取样天线阵列包括N个取样天线单元（1），N≥1，还包括N+1个第一级下变频模块（2）、馈电馈钟模块（3）、N+1个第二级下变频模块（4）、N+1个模数转换模块（5）、数字信号处理模块（6）、数模转换模块（7）、上变频模块（8）和第一本振源模块（9）；

所述取样天线阵列中，N个取样天线单元（1）分别连接第二至第N+1个第一级下变频模块（2）的输入端，所述取样天线单元（1）从不同空间位置采集干扰信号样本；

所述第一级下变频模块（2）中，第一个所述第一级下变频模块（2）的输入端连接抛物面卫通天线（10）的输出端，其它所述第一级下变频模块（2）的输入端连接所述取样天线单元（1），所述第一级下变频模块（2）的输出端分别连接所述馈电馈钟模块（3）的馈电馈钟端口，所述第一级下变频模块（2）将所述卫通天线（10）和取样天线单元（1）接收到的射频信号进行滤波、低噪声放大并下变频为中频频率；

所述馈电馈钟模块（3）中各中频频率信号的输出端分别连接所述第二级下变频模块（4）的各输入端，所述馈电馈钟模块（3）将第一级下变频模块（2）输出的多路中频频率信号输出，并给所述第一级下变频模块（2）提供电源和参考时钟信号；

所述第二级下变频模块（4）的各输出端分别连接所述模数转换模块（5）的各输入端，所述第二级下变频模块（4）将中频频率信号下变频为基带或更低中频频率信号；

所述模数转换模块（5）的各输出端连接所述数字信号处理模块（6）的输入端，所述模数转换模块（5）将接收到的信号转换为数字信号并输入给所述数字信号处理模块（6）；

所述数字信号处理模块（6）的输出端连接所述数模转换模块（7）的输入端，所述数字信号处理模块（6）在数字域实现干扰抑制处理，并将处理后的数字信号输出；

所述数模转换模块（7）的输出端连接上变频模块（8）的输入端，所述数模转换模块（7）将所述数字信号处理模块（6）输出的数字信号转换为模拟基带信号或中频信号；

所述上变频模块（8）的输出端连接卫星通信调制解调器（11），所述上变频模块（8）将所述数模转换模块（7）的输出信号上变频到卫星通信地面站的中频信号频率并输出；

所述第一本振源模块（9）的输出连接所述第二级下变频模块（4）和上变频模块（8）的本振端口，所述第一本振源模块（9）提供下变频和上变频所需本振信号，使输出中信号频率和接收中频信号频率相同。

2.根据权利要求1所述卫星通信地面站干扰防护装置，其特征在于：所述取样天线阵列为分布式阵列天线，所述取样天线阵列的各取样天线单元（1）环绕所述卫通天线（10）成圆环状放置，且各取样天线单元（1）主波束指向径向方向，所述取样天线单元的方位角3dB波束宽度θaz，俯仰角3dB波束宽度θel，可抑制的干扰源个数为K，所述卫通天线旁瓣最大增益GS，满足如下关系：2π∙M/N≤θaz≤4π∙M/(10Gs/10∙θel)，其中，M=⌊N∙θaz/(2π)⌋，且K≤M≤N，⌊∙ ⌋为向下取整运算。

3.根据权利要求1所述卫星通信地面站干扰防护装置，其特征在于：所述第一级下变频模块（2）包括预选滤波器（21）、第一低噪放（22）、混频器（23）、中频带通滤波器（24）、第一双工器（25）、第一偏置器（26）和第二本振源模块（27）：

所述预选滤波器（21）的输入端连接所述取样天线单元（1）或所述卫通天线（10），输出端连接所述第一低噪放（22）的输入端，滤除卫通频带外的信号；

所述第一低噪放（22）的输出端连接所述混频器（23）的射频输入端，将接收信号进行低噪声放大；

所述混频器（23）的本振输入端连接所述第二本振源模块（27）的输出端，输出端连接所述中频带通滤波器（24）的输入端，实现混频下变频处理；

所述中频带通滤波器（24）的输出端连接所述第一双工器（25）的中频输入端，用于滤除混频产生的镜像信号；

所述第一双工器（25）的公共端口连接所述第一偏置器（26）的中频与10MHz参考复合射频端口，10MHz输出端口连接所述第二本振源模块（27）的参考源端口，用以实现中频与10MHz参考信号的复用；

所述第一偏置器（26）的中频、10MHz、直流电源复合端口连接所述馈电馈钟模块（3）的馈电馈钟端口，直流电源端口连接所述第二本振源模块（27）的电源端口和所述第一低噪放（22）的电源端口，用于实现中频信号、10MHz参考信号和直流电源复用同一接口；

所述第二本振源模块（27）的输出端连接所述混频器（23）的本振信号输入端，用于产生混频所需本振信号，各第二本振源模块（27）频率相同，且共用同一参考时钟源。

4.根据权利要求1所述卫星通信地面站干扰防护装置，其特征在于：所述取样天线阵列和所述第一级下变频模块（2）一体化集成，并安装于卫通地面站的天线罩内部底座上。

5.根据权利要求1所述卫星通信地面站干扰防护装置，其特征在于：所述馈电馈钟模块（3），包括N+1个第二偏置器（35）、N+1个第二双工器（36）、一个电源模块（31）、一个多路功分器（32）、一个第二低噪放（37）和一个晶振（33），其中：

所述第二偏置器（35）各包括一个第二偏置器公共端（351）、一个第二偏置器射频端（352）和一个第二偏置器直流端（353），所述第二偏置器公共端（351）连接所述第一级下变频模块（2）的中频端，所述第二偏置器直流端（353）连接所述电源模块（31）的输出端，所述第二偏置器射频端（352）连接一个所述第二双工器（36）的第二双工器公共端（361）；

所述第二双工器（36）各包括一个第二双工器公共端（361）、一个第二双工器高频端（362）和一个第二双工器低频端（363），所述第二双工器高频端（362）连接所述第二级下变频模块（2）的各输入端，所述第二双工器低频端（363）连接所述多路功分器（32）的各输出端，在同一端双向传输中频信号和参考时钟信号；

所述电源模块（31）的输入端连接外部电源（34），输出端分别连接各第二偏置器直流端（353）和晶振（33）的电源端，给所述第一级下变频模块（2）和晶振（33）供电；

所述多路功分器（32）的输入端连接所述第二低噪放（37）的输出端，输出端分别接各第二双工器低频端（363），用于将晶振（33）产生的信号等功分为N+1路；

所述第二低噪放（37），输入端接晶振（33）输出端，输出端接多路功分器（32）输入端，将所述晶振（33）产生的信号进行低噪声放大；

所述晶振（33）的输出端连接所述第二低噪放（37）的输入端，产生所述第一级下变频模块（2）所需参考的时钟信号。

6.根据权利要求1所述卫星通信地面站干扰防护装置，其特征在于：所述第一级下变频模块（2）和所述馈电馈钟模块（3）的各端口间采用电缆连接，所述馈电馈钟模块（3）和第二级下变频模块（4）间采用电缆连接。

7.一种卫星通信地面站干扰防护方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：安装如权利要求1所述的卫星通信地面站干扰防护装置；

S2：将卫通天线接收信号和取样天线单元接收信号输入带通滤波器（12），滤除通信信号带外干扰信号及噪声；

S3：将滤波后的取样天线单元接收信号输入非线性空时波束形成器（13），实现非线性变换，得到非线性变换后的取样信号；

S4：将非线性变换后的取样信号进行线性加权合成，得到干扰对消信号；

S5：将干扰对消信号与滤波后的卫通天线接收信号合成，实现干扰抑制；

S6：采用自适应滤波算法迭代调整取样信号的加权权值，使对消输出信号平均功率最小。

8.根据权利要求7所述卫星通信地面站干扰防护方法，其特征在于：步骤S3中，非线性变换为：y=[xT,xH,(x○•x○•x)T, (x○•x○•x*)T, (x○•x*○•x*)T, (x*○•x*○•x*)T]T，其中x为输入信号矢量，y为非线性变换后的取样信号矢量，(•)T为转置运算，(•)H为共轭转置运算，○•为Hadamard积。

9.根据权利要求7所述卫星通信地面站干扰防护方法，其特征在于：步骤S3中，非线性变换为：y=[x(1),x(3),…,x(P)]，x(p)=[x1│x1│p-1,…, xN│xN│p-1, x*1│x1│p-1,…, x*N│xN│p-1]，其中x=[x1,…,xN]为输入信号矢量，y为非线性变换后的取样信号矢量，│•│为取绝对值运算，(•)p为p次幂运算，P为奇数，且P≥3。

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