GNSS抗干扰接收系统的设计与实现

摘要

随着全球卫星导航系统的发展与应用，卫星导航已经成为了现代社会发展不可缺少的一部分，尤其是卫星导航技术在精密制导、现代战争、特种作战、航空航天、汽车导航、授时测绘等方面应用越来越广泛。然而卫星信号到达地面信号较弱，很容易受到各种干扰，影响系统运行，因此尽快开展接收机的抗干扰技术研究具有其迫切性和重要性。抗干扰接收系统的研究最主要的目的是通过提高抗干扰能力来确保军事指挥和武器制导系统的可靠性和有效性。抗干扰接收系统在未来的高科技军事领域中必将发挥重要的作用，因此对抗干扰系统的研发具有非常重要的意义。本课题中GNSS抗干扰接收系统结合这些切实所需来进行开发和研究的。
　　本文主要以北斗卫星导航系统为研究对象，分析了卫星接收系统的结构，总结了主要干扰的种类和特点，并根据干扰对北斗卫星导航接收系统的影响，完成了抗干扰系统的天线、射频部分和基带部分的方案设计、原理图和PCB设计，并对系统的整体性能做了测试。
　　抗干扰接收系统射频部分主要由下变频模块、上变频模块组成。论文对射频部分各个模块进行了分析，并根据实际环境要求，提出了各模块的主要参数指标，选取适合的器件，对每个模块进行了详细的电路设计，然后将其整理总结绘制原理图及PCB板，经过实际测试，结果表明设计方案具有的可行性。随后介绍了基于FPGA芯片基带部分的设计思路和流程。基带部分采用八路并行AD实现对中频信号的采集，采用Cyclone V系列FPGA作为数据处理单元，然后通过两路DA实现信号数字到模拟的转换，最终完成了基带板的电路调试。通过系统的实际测试结果表明，该系统满足抗干扰卫星接收系统性能指标要求。

目录

声明

摘要

1 前言

1．1 课题研究背景

1．2 国内外研究现状

1．3 本文主要内容及工作安排

2 GNSS抗干扰接收系统的基本理论

2．1 GNSS接收系统组成

2．1．1 天线

2．1．2 射频模块

2．1．3 基带模块

2．2 卫星接收系统分类

2．2．1 超外差式接收系统射频前端结构

2．2．2 零中频式接收系统射频前端结构

2．2．3 数字中频结构

2．3 接收系统性能指标分析

2．3．1 噪声

2．3．2 灵敏度

2．3．3 线性度

2．3．4 动态范围

2．4 干扰类型

2．4．1 欺骗式干扰

2．4．2 压制式干扰

2．4．3 抗干扰方法

2．5 本章小结

3 总体方案设计

3．1 系统总体设计方案

3．2 抗干扰接收系统天线设计

3．3 射频部分方案设计

3．4 基带部分方案设计

3．5 本章小结

4 抗干扰接收系统天线电路设计

4．1 天线阵元设计

4．2 天线射频电路设计

4．3 结构与版图设计

4．4 本章小结

5 抗干扰接收系统射频部分电路设计

5．1 射频部分整体设计

5．2 下变频部分电路设计分析

5．2．1 选频滤波器

5．2．2 射频与中频放大器

5．2．3 混频器

5．2．4 频综电路

5．2．5 功分器

5．3 上变频部分电路设计分析

5．4 版图设计及测试

5．5 本章小结

6 抗干扰接收系统基带部分设计

6．1 ADC电路设计

6．2 DAC电路设计

6．3 时钟分配电路

6．4 FPGA及其外围电路设计

6．5 电源分配

6．6 结构设计及实际电路

6．7 本章小结

7 总结

8 展望

参考文献

10 攻读硕士学位期间发表论文情况

致谢