抗干扰天线的相关的技术参数：干扰抑制能力，干信比
抗干扰天线的相关的技术参数：干扰抑制能力，干信比
在前面的章节，我们介绍了抗干扰天线的选型、主要参数和技术指标、抗干扰天线为什么不能支持 RTK 差分定位，并以北斗 B3 抗干扰天线为例，介绍了抗干扰天线的内部组成、工作原理和技术方案设计等。
那么哪些技术参数和指标能够准确描述天线的抗干扰性能呢？
国内行业内抗干扰天线的抗干扰能力一般是这样描述的：
抗干扰能力技术指标
上面这个图中涉及到 2 个参数：
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信号功率：-130dBm
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干扰功率和信号功率的比值：100dB 和 90dBm
本节我们绍和抗干扰性能相关的三个参数，分别是：
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干扰抑制能力：Suppression (dB)；
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干信比：J/S（dB）
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干噪比：J/N（dB）
一、干扰抑制能力(Suppression)
1.1 定义
我们知道，GPS 卫星信号到达地面时非常微弱，很容易被地面上的各类干扰所淹没。抗干扰天线的的目标就是把这些强大的干扰信号压制下去，让 GPS 接收机能够正常接收到微弱的卫星信号。
体现这个压制干扰能力的指标就是：干扰扰抑制能力(Suppression)。
干扰抑制能力是指在特定干扰来波方向下，抗干扰天线阵列对该方向干扰信号的增益与对卫星信号方向增益的比值，或简单地表述为输入的干扰功率与经过抑制后剩余干扰功率之间的比值。用公式表示为：
Suppression (dB)=10⋅log10(PinPout) 其中：
$P_{in}$是进入抗干扰天线的原始干扰信号功率；
$P_{out}$是经过天线系统抑制后，最终到达内部 GPS 接收机的残余干扰信号功率；
1.2 工程案例
我们以 Novatel 公司的 GPS Anti-Jam Technology 产品，型号为 GAJT-710MS 的抗干扰天线的技术指标为例，官网上给出的干扰抑制能力指标是：40dB。
GAJT-710MS抗干扰天线的干扰抑制能力指标
我们假设在 GAJT-710MS 附近有一个功率为 1 瓦 (W) 的恶意干扰信号，
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当这个干扰信号进入 GAJT-710MS 天线之后，天线会自动启动抗干扰功能。
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经过 40 dB 的抑制，最终到达内部 GPS 接收机的残余干扰功率为： Pout=1W/10000=0.0001 W，用 dBm 表示的话，Pout=-10dBm。
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而如果采用普通天线的话，进入 GPS 接收机的干扰功率还是 1W，也就是 30dBm。
备注：上面这个例子只是为了描述干扰抑制能力指标的含义，没有考虑实际电路中射频前端增益、AGC 控制和 ADC 动态范围等。
1.3 重要特性
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方向相关性：抑制能力与干扰来波方向有关，通常以全方向或主要威胁方向上的最差值（即最小抑制量）作为标称指标。
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天线固有属性：该指标仅描述天线本身的性能，与后端接收机无关。
二、干信比（J/S）
2.1 干信比的定义
干信比 (Jamming-to-Signal Ratio, J/S) 是衡量接收机抗干扰性能的关键指标，定义为进入接收机的干扰功率 (J) 与卫星信号功率 (S) 的比值：
J/S(dB)=J(dBm)−S(dBm) 当 GPS 接收机的硬件电路，软件捕获跟踪算法确定之后，其自身能够容忍多大的干扰就确定了。GPS 接收机最大能够容忍多少强度的干扰用$J/S_{max}$来表示。我们需要做的是采取各种措施，让最终进入 GPS 接收机信号处理单元的“有效干信比 J/S$_{有效}$”低于 GPS 接收机的干信比容忍门限$J/S_{max}$。
比如：
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抗干扰天线的干扰抑制能力是 40dB；
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假设外部环境中，干扰功率为 $J_{环境}$，卫星信号功率为 $S_{环境}$，则环境干信比为 $ (J/S){环境} = J{环境} - S_{环境} $（单位为 dB）。
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抗干扰天线对干扰的抑制能力为 40 dB，意味着经过天线到达接收机的干扰功率 $ J_{接收机} = J_{环境} - 40 $ (dBm)。
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同时，假设天线对卫星信号的增益为 0 dB，则经过天线到达接收机的卫星信号功率 $ S_{接收机} = S_{环境} $。
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因此，进入接收机的有效干信比为 $ (J/S){有效} = J{接收机} - S_{接收机} = (J_{环境} - 40) - S_{环境} = (J/S)_{环境} - 40 $ (dB)。
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某常规的 GPS 接收机，接收 L1 C/A 信号的时候，最大能够容忍的干信比$J/S_{max}$是 35 dB。
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外部环境中的干信比$J/S_{环境}$是 70dB。
那么经过抗干扰天线抑制之后，进入 GPS 接收机的有效干信比 J/S$_{有效}$=70-40=30dB，低于 GPS 接收机的干信比容忍门限，GPS 接收机能够正常接收卫星；
如果外部环境中的干信比$J/S_{环境}$增大到 80dB，进入 GPS 接收机的有效干信比 J/S$_{有效}$=80-40=40dB，超过了 GPS 接收机的干信比容忍门限，GPS 接收机不能够正常接收卫星；
2.2 直接使用干信比指标存在的争议
我们前面给出的抗干扰天线的抗干扰能力定义，采用的就是干信比的指标。
抗干扰能力技术指标
我们在抗干扰天线的性能怎么测试？中提到了抗干扰天线的测试方法。整个测试系统组成如下图。抗干扰天线和 GPS 接收机连接在一起测试，最终考核天线的抗干扰能力是采用的依据是：GPS 接收机在不同干扰功率条件下的定位成功率。
抗干扰天线在室外真实环境下测试
这里我们很自然就想到了 2 个问题：
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不同的 GPS 接收机，接收灵敏度是不一样的，对应的干信比的容忍门限$J/S_{max}$也是不同的，上面提到的干信比 J/S 指标，是针对哪种类型的 GPS 接收机来说的？
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干信比指标是针对 GPS 接收机来说的，干信比的容忍门限是 GPS 接收机的指标，用来衡量抗干扰天线的抗干扰能力是否合适？
比如说：
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A 型 GPS 接收机的干信比容忍门限是 35dB，B 型 GPS 接收机的额干信比容忍门限是 40dB；
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采用同一个抗干扰天线，面对同样功率的干扰信号；
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测试结果必然是：如果采用 A 型号 GPS 接收机测试，抗干扰天线的抗干扰能力是干信比 90dB。而采用 B 型号 GPS 接收机，同样的抗干扰天线，抗干扰能力就变成了干信比 95dB。这显然是有争议的。
2.3 干信比用来衡量抗干扰天线的性能是否合适？
根据上面的讨论，我们肯定会有这个疑问：用干信比来衡量抗干扰天线的性能是不是不合适？
干信比这个指标其实是最贴近实际应用场景的指标，因为对于卫星导航系统来说，最终需要的是 GPS 接收机的定位结果，不管采取什么措施，都必须保证 GPS 接收机能够正常定位。而采用抗干扰天线，最终的目的也是保证 GPS 接收机能够正常收星定位。
抗干扰天线的干扰抑制能力这个指标，完全是抗干扰天线自身的指标。如果仅仅知道了干扰抑制能力这个指标，会给 GPS 接收机本身是否能够定位带来哪些影响，其实是不知道的。因为这个指标跟 GPS 接收机没有关系，还需要知道 GPS 接收机本身的干信比指标，然后进行计算，分析，才能和 GPS 接收机是否能够定位联系起来。
通过干信比这个指标，在干扰抑制能力和 GPS 接收机在特定干扰条件下是否正常工作之间建立了一个桥梁。能够直观的把干扰信号的功率和 GPS 接收机的定位状态联系起来。
正是因为干信比能够直观反映了卫星导航系统在干扰环境下的最终性能，在工程验收和系统级指标中被广泛采用。
当然，由于不同类型的 GPS 接收机接收灵敏度不同，解调门限不同，对应的干信比容忍门限也不同，所以在用干信比这个指标测试抗干扰天线性能的时候，必须指定用什么类型的 GPS 接收机。
四、总结
总结一下：
| 参数 | 定义与描述 | 适用场景与注意事项 |
|---|---|---|
| 干扰抑制能力 | 天线本身对干扰的抑制能力，$10 \cdot \log_{10}(P_{in}/P_{out})$ | 抗干扰天线本身的核心性能指标，表征其压制特定方向干扰的能力； |
| 干信比 (J/S) | 接收机入口处的干扰与信号功率比，$J \text{(dBm)} - S \text{(dBm)}$ | 衡量接收机抗干扰性能的指标，用于描述“天线-接收机”系统的整体抗干扰效果 |