CN113991325A - 一种卫星通信地面站干扰对消空间取样天线设计方法 - Google Patents

Abstract

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。

Description

一种卫星通信地面站干扰对消空间取样天线设计方法

技术领域

本发明属于取样天线技术领域，更具体地，涉及一种卫星通信地面站干扰对消空间取样天线设计方法。

背景技术

空间取样天线是指安装于主天线周围的小型化天线单元或者阵列，在空间中对干扰源进行取样，用于干扰对消装置的自适应调整和合成对消。由于每一个取样天线都对应一个信号处理通道，取样天线数量越多，则对消处理系统越复杂。特别是对于Ku频段的卫通天线，射频传输衰减大，取样天线与下变频模块间的连线应尽可能短，无疑增加了空间取样模块的复杂度。与此同时，ku频段卫通接收覆盖垂直/水平线极化，为实现取样天线在满足对干扰源有效覆盖时数量尽可能少的目标，传统对称波束的天线结构将不再适用，具有椭圆波束的天线将显著降低取样天线的通道数量。截止本发明提交前，暂未发现相关公开报道。

国内外卫星通信干扰和抗干扰技术既相对独立又相互统一，随着干扰技术蓬勃发展，抗干扰技术也呈现多元化发展态势。世界各国军事卫通系统面对不同类别的干扰，均综合采用多种抗干扰措施。卫通抗干扰技术的本质均是针对信号本身、信号载体、信号传播方式三个方面特性进行改善，最终实现降低信号输出/输入端的干信比，提高系统的稳定性和可靠性。其中，天线抗干扰技术是最直接的空域抗干扰方法。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于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，旨在解决现有空间取样天线无法满足实际环境的需求的问题。

为实现上述目的，本发明提供了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；

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。

在一个可选的示例中，根据弗里斯传输公式，进入接收天线的功率P _r0为：

P _r0=P _t +G _t +G _r +20·log₁₀(λ/4πr)-C

其中，P _t 为发射功率，G _t 、G _r 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ICR ₀定义为主天线接收到的干扰信号功率P _main,c 与背景噪声功率P _main,n 的差值：

ICR ₀=P _main,c -P _main,n

其中，所述干扰信号功率P _main,c 根据P _r0确定。

在一个可选的示例中，所述取样天线单元个数、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，具体为：

取样天线单元方位角公式为：N·θ _H ≥M；

取样天线单元增益公式为：10·log₁₀[4π/(θ _E θ _H )]+10log₁₀ M≥G _s ；

其中，θ _H 为水平3dB波束宽度，θ _E 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，G _s 为主天线旁瓣增益；K≤M≤N。

在一个可选的示例中，当θ _H ≤2π，取样天线为定向天线，单元天线方位波束角θ _H 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G _s ，θ _H 的最大取值上边界为4π·M/(10 ^Gs/10·θ _E )。

在一个可选的示例中，当θ _H =2π，取样天线为全向天线，并有：N≥M≥0.5·10 ^Gs/10·θ _E ；

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G _s ，M的取值下边界为⌊0.5·10 ^Gs/10·θ _E ⌋。

在一个可选的示例中，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TM01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。

在一个可选的示例中，所述介质板的尺寸为39mm×30mm×1.5mm。

在一个可选的示例中，取样天线最优权值W ₀为：

W ₀=R _CA ^-1·R _CM ^-1·W _q

其中，R _CA 为取样天线接收信号的协方差矩阵，R _CM 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，W _q 为主天线幅度权值；

系统干扰抑制比SINR为：

SINR=P(S _m -W ₀ S _a )·P(C _m +N _m )/{P[C _m +N _m -W ₀(C _a +N _a )]·P(S _m )}

其中，P( )表示计算信号功率，S _m 为主天线收到的有用信号，S _a 为取样天线收到的干扰信号，C _m 为主天线收到的干扰信号，N _m 为主天线收到的噪声信号，C _a 为取样天线收到的干扰信号，N _a 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。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：

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，抗干扰场景出发，以弗里斯传输公式为依据，拟定量化的干扰抑制需求；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；为以较少的通道数量实现取样覆盖并降低射频损耗，提出了采用具有高增益、椭圆波束的垂直和水平线极化天线开关切换的方式，并完成了取样天线设计；提出采用空间取样算法，并引入全角度的统计分析，综合评估取样天线的性能。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种卫星通信地面站干扰对消空间取样天线设计方法流程图；

图2为本发明实施例提供的抗干扰场景架构图；

图3为本发明实施例提供的取样天线布置结构图；

图4为本发明实施例提供的取样天线单元正视图；

图5为本发明实施例提供的取样天线单元侧视图；

图6为本发明实施例提供的取样天线仿真方向图；

图7为本发明实施例提供的取样天线对消效果图；

在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：1为辐射贴片，2和3均为介质板，4为SMA馈电探针，5为T形功分器，6为小短探针，7为L型天线支架，8为SMA接头，10、20、30以及40为四个不同方位的取样天线。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图1为本发明实施例提供的一种卫星通信地面站干扰对消空间取样天线设计方法流程图；如图1所示，该方法包括如下步骤：

S101，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；

S102，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；

S103，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；

S104，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。

在一个可能的实施例中，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TM01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。

本发明公开了一种用于抛物面天线类卫通地面站的干扰对消取样天线设计。该方法包括以下步骤：（1）干扰抑制需求分析。以弗里斯传输公式为依据，分析干扰源特征、干扰耦合特性、被干扰机理等，建立干扰场景模型，拟定干扰抑制需求。（2）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。（3）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。（4）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。最终，通过对消装置检验空间取样天线的对消效果。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。

本发明的目的就是针对现有技术的不足，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，更好的满足实际环境的需求。本发明要解决的技术问题是卫星通信地面站干扰对消空间取样天线设计，研究取样天线增益、波束、个数、布局等，包括如下步骤：

步骤1，拟定干扰抑制需求；

步骤2，拟定空间取样天线单元的设计指标，并完成取样天线单元设计；

步骤3，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；

步骤4，采用空间取样算法，评估干扰抑制性能。

进一步的，在步骤1中，根据弗里斯传输公式：P _r /P _t =A _et ·A _er /(r ²·λ ²) 。

其中，P _t 、P _r 分别为发射天线、接收天线功率，G _t 、G _r 分别为发射天线、接收天线增益，A _et =G _t ·λ ²/4π、A _er =G _r ·λ ²/4π分别为发射天线、接收天线有效口径，r为两天线间距离，λ为波长。

考虑到接收天线、发射天线间通常有衰减（大气衰减、雨衰、天线指向误差、接头损耗、多径效应等），进入接收机的功率为（对数形式）：

P _r0=P _t +G _t +G _r +20·log₁₀(λ/4πr)-C

其中，P _t 为发射功率，G _t 、G _r 分别为发射天线、接收天线增益，r为两天线间距离，λ为波长，C为总衰减。若将干扰功率降至背景噪声功率量级，则可有效抑制干扰。干扰抑制需求ICR ₀定义为主天线接收到的干扰信号功率P _main,c 与背景噪声功率P _main,n 的差值：ICR ₀=P _main,c -P _main,n 。

需要说明的是，上面P _r0的计算公式是一个一般性的公式，具有普适性。针对主天线时，则为P _main,c = P _r0。P _main,n 为背景噪声功率。

进一步的，在步骤2中，假设取样天线单元个数为N，方位/水平3dB波束宽度为θ _E ，俯仰/垂直3dB波束宽度为θ _H ，θ _E 由干扰来波的俯仰范围确定，θ _H 则由综合考虑天线增益、方位覆盖、干扰源个数等确定。取样天线单元增益近似公式为：G ₀=10log₁₀[4π/(θ _H ·θ _E )] 。

远场任一点取样天线覆盖个数：M=⌊N·θ _H /2π⌋。

该点处由M个天线单元合成的增益G _M 满足（只考虑取样天线3dB波束范围内的有效增益）：G ₀-3+10log₁₀ M≤G _M ≤G ₀+10log₁₀ M。

设可对消的干扰源个数为K，则有：K≤M≤N。

此时，对消算法将由主天线和M个取样天线采集的信号进行计算。根据对消需求，G _M 应大于需覆盖的主天线旁瓣增益G _s ，才可实现较好对消，则有取样天线单元方位角公式为：N·θ _H ≥M。

取样天线单元增益公式为：10·log₁₀[4π/(θ _E θ _H )]+10log₁₀ M≥G _s 。

当θ _H ≤2π，取样天线为定向天线。进一步地，取样天线单元方位角公式说明，针对需要对消的干扰源个数K，采用N个取样单元天线时，为实现远场任意一点都位于M个单元天线的主波束范围内，单元天线方位波束角θ _H 的最小取值下边界：θ _H =2π·M/N。

取样天线单元增益公式说明，为使得远场任意一点由M个单元天线合成后的增益都大于G _s ，θ _H 的最大取值上边界：θ _H =4π·M/(10 ^Gs/10·θ _E ) 。

并且，(θ _H -2π·M/N)为远场任意一点由M个单元主波束覆盖的重叠范围，最大重叠范围为[4π·M/(10 ^Gs/10·θ _E )-2π·M/N]。因此，尽管可以通过增大θ _H 以增大重叠范围，但会导致单元增益G ₀降低，进而影响对消效果。而重叠区域可对消(M+1)个干扰源，则重叠区域占比为：η1=N/2π·(θ _H -2π·M/N)=N·θ _H /2π-M。

非重叠区域可对消M个干扰源，占比为：η ₂=1-η ₁。

当θ _H =2π，取样天线为全向天线，并有：N≥M≥0.5·10 ^Gs/10·θ _E 。

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（M≥K）个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个单元天线合成后的增益都大于G _s ，M的取值下边界为⌊0.5·10 ^Gs/10·θ _E ⌋。

进一步的，在步骤3中，为使得取样天线覆盖干扰时的输出通道最少，并实现水平和垂直线极化切换，提出了采用具有高增益、椭圆波束的垂直和水平线极化天线开关切换的方式。

主天线与取样天线组成阵列以后，单纯的方向图零陷并不代表可实现较好对消，对消后良好的信干燥比才是抗干扰的关键。因此，取样天线的性能则需要借助对消算法进行评价，特别是对主天线、取样天线的全波束角的对消效果进行统计分析，可从取样天线的角度预先评估系统的对消性能。空间取样天线最优权值W ₀为：W ₀=R _CA ^-1·R _CM ^-1·W _q 。

其中，R _CA 为取样天线接收信号的协方差矩阵，R _CM 为取样天线与主天线接收信号的协方差矩阵，-1为矩阵求逆符号，W _q 为主天线幅度权值。取样天线对消效果为：SINR=P(S _m -W ₀ S _a )·P(C _m +N _m )/{P[C _m +N _m -W ₀(C _a +N _a )]·P(S _m )}

其中，P( )表示计算信号功率，S _m 为主天线收到的有用信号，S _a 为取样天线收到的干扰信号，C _m 为主天线收到的干扰信号，N _m 为主天线收到的噪声信号，C _a 为取样天线收到的干扰信号，N _a 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ICR ₀时，可实现有效对消。与此同时，上式仅为某个角度的对消效果，实际还应考虑多径、极化失配等非理想因素，对上式进行统计分析，以综合评估取样天线的性能。

图2为本发明实施例提供的抗干扰场景架构图，在一个更具体的实施例中，如针对1个干扰源（K=1），宜采用4个（N=4）取样天线的方案。更具体地，取样天线沿Ku卫通底座边缘等间距放置，考虑到Ku卫通遮挡，则最多有2个天线的主波束同时到达某远场点，即M≤2。

当M=1时（对消1个干扰），取θ _E ≤π/6，取样天线方位角公式可写为：

2π·1/4≤θ _H ≤4π·1/(10^10/10·π/6)

化简为：π/2≤θ _H ≤2.4

取θ _H =π/2的典型值时，G ₀=10dB（仿真值为10dB，理论近似值为11.8dB），天线为垂直线极化。

当M=2时（对消2个干扰），取θ _E ≤π/6，取样天线方位角公式可写为：

2π·2/4≤θ _H ≤4π·2/(10^10/10·π/6)

化简为：π≤θ _H ≤4.8

取θ _H =π的典型值时，G ₀=7dB，天线为垂直线极化。

显然，取M=1用于对消1个干扰比较合理；M=2时，对消2个干扰为概率性事件。

与此同时，上式均为理想的近似估计，在实际进行天线设计时，典型参数为：θ _E =θ _H =π/2、G ₀=7dB。要降低俯仰波束宽度θ _E 并增大水平波束宽度θ _H ，最为便捷的方式是在俯仰方向上组阵，则水平波束宽度θ _H 将不会有较大的变化。当设计值θ _E =π/6时，采用俯仰方向上的二元阵，则理论增益可达10dB，满足对消需求。对于更进一步的增大θ _H ，以实现更好的对消效果，则需要对宽波束（且随角度变化具有平坦特性）、高增益天线进行探索。

为使得取样天线覆盖干扰来波方向且通道数较少，并实现水平和垂直线极化切换，提出采用开关切换具有高增益、椭圆波束的垂直和水平线极化天线实现。垂直和水平线极化天线上、下放置以避免俯仰、方位方向上的波束遮挡，如图3所示。

图4、图5分别为垂直线极化天线单元正视图、侧视图，采用了双辐射贴片1、双层介质板2、3的设计思路，SMA馈电探针4穿过下侧介质板2，并通过下层介质板上侧的T形功分器5，分成幅值相等、相位同的两路信号，再通过小短探针6给上侧介质板的两个辐射贴片1馈电。为提高天线强度，设计了L型天线支架7，SMA接头8安装于L型支架7上。上层贴片均采用了尺寸为39mm×30mm×1.5mm的宽介质板（相对介电常数为2.2），用于展宽取样天线在方位角方向的波束宽度并对天线其他性能影响较小。取样天线仿真方向图如图6所示，在方位方向上的3dB波束宽度达到162°。

将主天线、取样天线方向图导出，采用空间取样算法，初步分析理想的自适应零陷效果，如图7所示。结果表明：当干扰来向靠近主天线主波束时（如干扰方位角为2°），尽管可以形成零陷，但主信号引入较大插损，且旁瓣抬高明显；当干扰来向位于主天线较低旁瓣时（如干扰方位角为30°），零陷效果较好，对有用信号影响较小；当干扰来向位于主天线较高旁瓣时（如干扰角度为120°），具有一定的零陷效果，但旁瓣也会被抬高，干扰抑制效果差，统计结果如表1所示。

表1取样天线对消效果典型性能指标

当干扰角度较大时，干扰源总会位于1个或者2两个取样天线的3dB波束范围之内，即在干扰方向上的取样天线的合成增益总会大于主天线的旁瓣增益（主波束6°以内除外），可以形成较好的干扰抑制。与此同时，上式仅为某个角度的对消效果，实际还应考虑多径、极化失配等非理想因素，对上式进行统计分析，以综合评估取样天线的性能。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

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；

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。

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P _r0为：

P _r0=P _t +G _t +G _r +20·log₁₀(λ/4πr)-C

其中，P _t 为发射功率，G _t 、G _r 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ICR ₀定义为主天线接收到的干扰信号功率P _main,c 与背景噪声功率P _main,n 的差值：

ICR ₀=P _main,c -P _main,n

其中，所述干扰信号功率P _main,c 根据P _r0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，所述取样天线单元个数、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，具体为：

取样天线单元方位角公式为：N·θ _H ≥M；

取样天线单元增益公式为：10·log₁₀[4π/(θ _E θ _H )]+10log₁₀ M≥G _s ；

其中，θ _H 为水平3dB波束宽度，θ _E 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，G _s 为主天线旁瓣增益；K≤M≤N。

4.根据权利要求3所述的干扰对消空间取样天线设计方法，其特征在于，当θ _H ≤2π，取样天线为定向天线，单元天线方位波束角θ _H 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G _s ，θ _H 的最大取值上边界为4π·M/(10 ^Gs/10·θ _E )。

5.根据权利要求3所述的干扰对消空间取样天线设计方法，其特征在于，当θ _H =2π，取样天线为全向天线，并有：N≥M≥0.5·10 ^Gs/10·θ _E ；

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G _s ，M的取值下边界为⌊0.5·10 ^Gs/10·θ _E ⌋。

6.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TM01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。

7.根据权利要求6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。

8.根据权利要求1至7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W ₀为：

W ₀=R _CA ^-1·R _CM ^-1·W _q

其中，R _CA 为取样天线接收信号的协方差矩阵，R _CM 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，W _q 为主天线幅度权值；

系统干扰抑制比SINR为：

SINR=P(S _m -W ₀ S _a )·P(C _m +N _m )/{P[C _m +N _m -W ₀(C _a +N _a )]·P(S _m )}

其中，P( )表示计算信号功率，S _m 为主天线收到的有用信号，S _a 为取样天线收到的干扰信号，C _m 为主天线收到的干扰信号，N _m 为主天线收到的噪声信号，C _a 为取样天线收到的干扰信号，N _a 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。

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