多源宽带干扰对消建模及干扰抑制需求分析

为解决宽带干扰对消中的多源干扰抑制问题,建立多源宽带干扰对消的理论模型,得到了取样天线和时域滤波器数量对干扰抑制性能的影响规律。分析干扰源间相关性对干扰抑制性能的影响,研究多干扰源和单干扰源干扰对消比的差异性,提出压缩系数作为衡量多干扰源干扰对消比的指标,并得到了多源宽带干扰对消的干扰抑制需求。实验结果表明,增大取样天线和时域滤波器数量可以显著提高双干扰源的干扰对消比。在相同场景下,双干扰源的干扰对消比低于单干扰源10 dB以上,而且随着双干扰源的功率差变大,压缩系数降低,干扰对消比逐渐降低。当二者的功率差超过25 dB后,压缩系数接近于1,双干扰源等效为单干扰源。

时滞SMIB混沌系统的同步及其在通信干扰对消中的应用

在实施通信干扰时,为了消除干扰信号对己方通信的影响,研究了干扰信号对消问题。考虑到混沌的类随机性使得混沌信号可以代替高斯噪声作为通信干扰源达到较好的干扰效果,以时滞SMIB混沌系统为干扰源,证明了存在外干扰时,参数失配的两个时滞SMIB混沌系统在线性状态误差反馈控制下达到有误差界的同步的判据,给出了误差界的估计,并进行了仿真验证。结果表明:利用该研究结论,可以在通信接收端对混沌干扰信号进行对消,基本消除混沌干扰对自身的影响。

基于样条插值的非线性自干扰对消技术

针对雷达干扰机收发天线之间存在的非线性自干扰耦合问题,研究一种基于样条插值的非线性自干扰对消方法。该方法将样条插值和自适应滤波相结合,分别建立样条哈默斯坦模型和样条维纳模型,通过引入鲁棒性较强的反正切(arctangent,ARC)函数作为代价函数,得到两种模型下样条控制点和滤波器系数的自适应学习规则,并分析样条控制点数量对自干扰对消性能的影响。仿真实验表明,对于带宽为60 MHz的信号,所提基于ARC参数学习方法与传统最小均方参数学习方法相比,对消比获得4 dB左右的提升,收敛速度提高1倍。另外,针对信道突变的场景,所提方法跟踪性能好且稳态误差低。当背景噪声中存在非高斯脉冲干扰时,所提方法能够有效应对脉冲噪声环境下的干扰。

基于电磁干扰对消EMI有源滤波模块设计

针对火控设备因开关电源电磁干扰所引起的辐射超标问题,基于差模与共模结合的混合抑制原理,运用电磁干扰对消技术,制作一款小型化的有源滤波模块。该模块尺寸为25.4 mm×25.4 mm×6.0 mm,满足低剖面及便于电路板集成的需求。经实测,其能够抑制10 kHz~10 MHz频段内电源干扰,满足GJB 151B相关电磁兼容要求。通过实测比较发现,与无源滤波相比,其具有体积小、成本低、滤波性能稳定等优点。

跳频数据链干扰对消系统射频前端设计优化

干扰对消是主动方式的干扰管理方法,干扰对消的核心思想是利用干扰源来消除干扰,针对高速跳频系统抗干扰系统采用分离式方法设计干扰对消系统,需要定制化的射频前端设计。针对高速跳频系统抗干扰系统的抗干扰抑制需求,从信号取样、射频接入、对消方式和控制接口4个方面分析跳频数据链干扰对消系统的工作流程,设计主控天线前端电路的直通单元和射频前端,结合模数转换(analog-to-digital conversion,AD)底噪和干扰信号峰均比的影响,计算噪声功率密度和噪声功率,分析射频前端参数影响跳频数据链灵敏度和干扰对消能力上限的约束条件,最后给出射频前端系统增益和信号带宽参数影响跳频数据链干扰对消系统的优化分析。

应用于宽频带通信干扰对消的重构滤波器设计

围绕宽频带通信干扰对消的需求,提出了新的子带划分与重构框架,并对子带划分滤波器组与重构滤波器进行设计,简化了完全重构条件,使得重构滤波器具备过渡带幅度互补特性。仿真与实验结果表明,设计的重构滤波器可以有效降低重构后通信信号的误码率,并且解决了子带信号拼接过程中的频谱起伏现象。所提出的子带划分与重构框架及重构滤波器设计展现了良好的通信信号重构效果,可为宽频带干扰对消的子带划分与重构工程实践提供新的理论方法与技术路线。

子阵级单脉冲四通道主瓣干扰对消角度分辨率分析

针对子阵级单脉冲雷达,研究了和差四通道主瓣干扰对消技术。为此,构建了二维子阵级单脉冲四通道干扰对消信号模型,并提出了以有用信号信噪比损失值为指标的定量方法来表征主瓣干扰对消角度分辨率。基于此,进一步推导了干扰对消角度分辨率的解析表达式,并明确了对消角度盲区的理论边界。仿真与暗室实验的结果验证了该解析式的正确性。研究可为四通道主瓣干扰对消技术的理论边界分析和工程实现提供参考。

非理想干扰对消条件下扰中侦系统性能分析与功率优化

为了定量描述干扰对消性能对扰中侦系统的影响,提出了非理想干扰对消条件下干扰-侦察中断概率的概念,推导了干扰-侦察中断概率性能闭式表达式,并进一步给出了理想干扰对消情况下的渐进中断概率表达式。基于所推导性能闭式表达式,求得了使干扰-侦察中断概率最小化的最优干扰功率。利用蒙特卡罗仿真验证了推导结果的准确性和最优功率的正确性。结果表明,干扰-侦察中断概率随着干扰对消比增大而减小,但随着干扰功率和发射功率的增大先减小后增大;最优干扰功率随着发射功率的增大而逐步增大,但最优干扰-侦察中断概率性能随着发射功率的增大而趋于常数。

基于双通道接收的干扰对消性能分析

为了探究在工程实现中卫星通信地球站使用干扰对消抵抗来自空中平台或周边干扰的可行性,对不同接收环境下的干扰对消性能进行了分析。首先,在假定2个通道中干扰差异被准确估计并补偿的情况下,推导出理论性能的近似计算公式;然后,采用最小均方(least mean square, LMS)自适应滤波器对2个通道干扰的差异进行补偿,完成干扰对消;最后,通过仿真实验对使用LMS自适应滤波器的干扰对消进行验证。结果表明:干扰对消的理论性能在卫星信号与干扰入射夹角大于15°时信噪比恶化可以接近0 dB,而夹角小于15°时信噪比恶化程度明显提高;除了入射夹角的影响外,采用LMS自适应滤波器的干扰对消性能还受算法参数、干扰大小等其他因素的影响,对于固定频点的干扰,在入射夹角大于4°且主通道干信比小于30 dB时,干扰对消后信噪比恶化小于0.6 dB,而且这一结果基本不受采样率的影响。所提出的理论性能近似计算公式可以为干扰对消算法的性能评价提供参考,采用LMS自适应滤波器的干扰对消在算法参数设置合理的情况下可以接近理论性能。

非合作干扰对消技术中空间分辨率建模与分析

在非合作干扰对消的背景之下,通过对不同阵列流形接收信号模型的建立,提出了空间分辨率的表征参数,用以衡量干扰信号与通信信号达波角度接近时,不同阵列流形对相近达波角度的分辨能力和对消能力,并分析了空间分辨率的影响因素,提出了新的非合作干扰对消阵列设计标准。推导了阵列转移因子和输出信干噪比作为空间分辨率的评价指标。从阵型、阵元个数和阵列半径三个方面,仿真分析了不同阵列流形的空间分辨率,并通过实验进行了验证。实验结果与理论和仿真分析结果吻合较好,验证了空间分辨率对干扰对消的实际影响。为后续阵列流形优化与辅助天线设计提供了基础。

一种改进变步长的自适应电磁干扰对消算法

针对已有最小均方(LMS)自适应干扰对消算法初期收敛速度慢且整体误差偏大的问题,提出一种改进变步长LMS算法。该算法在保证收敛速度和误差精度要求下,简化了步长因子μ(n),且采取分段迭代的方法,克服算法初期收敛慢的缺点。在误差|e(n)|较大时,文中提出通过调整系数ε调节步长μ(n)的变化速度,增强了迭代稳定性。仿真结果表明:与正态分布曲线步长等算法相比,使用文中算法后,宽带与窄带电磁干扰信号的收敛速度至少提高13%,干扰对消后期望信号的输出信噪比至少提高26%。该算法可用于复杂电磁环境下的电磁干扰消除。

一种改进型KB-RLS算法在自干扰对消中的工程应用

在自适应自干扰对消的过程中,结合实际的工程应用需求(收敛精度高、收敛速度快、算法复杂度低),提出了一种改进型保持平衡-递推最小二乘法(KB-RLS)算法,并进行了相应的硬件架构搭建。在此架构上,抓取了实际电磁环境中的信号进行仿真测试,并将改进型算法和已有的经典RLS算法进行对比。结果表明,该算法在工程应用中,对实际环境下的复杂电磁信号,能获得更好的对消效果。

基于VSSAP算法的自适应干扰对消技术研究

针对雷达干扰机收发天线之间存在的同频干扰问题,文中研究了基于变步长仿射投影(VSSAP)算法的自适应干扰对消技术。该算法针对仿射投影(AP)算法的定步长因子进行改进,建立了以高斯分布函数为基础改进的步长函数,同时利用误差信号的自相关作为步长函数的自变量,得到步长因子随误差信号变化的函数表达式,从而在加快算法收敛速度的同时改善稳态误差。最终的实验结果证明:该算法的收敛速度和稳态误差明显优于最小均方误差(LMS)及其改进算法,且与参考算法相比,收敛速度大大加快,对消比提高了10 dB左右。在转发式雷达干扰机中,欺骗干扰与压制干扰得到有效抑制,使得目标信号得以较好还原。

一种基于改进NLMS的多雷达主瓣干扰抑制方法

远程探测场景下弹载主瓣干扰因与目标角度间隔小,单站抗干扰方法性能下降严重。多雷达通过合理布站可有效“分辨”目标和干扰,被认为是可有效抑制主瓣干扰的途径。针对当前多雷达抗主瓣干扰方法普遍存在收敛速度慢的问题,提出一种基于改进归一化最小均方(NLMS)的多雷达对消抗主瓣干扰方法,并通过理论推导给出了其应用条件。该方法通过定义消散因子实现对步长的自适应控制从而达到快速收敛的目的,仿真结果表明该方法在收敛速度及收敛后均方误差(MSE)上具有明显优势。最后通过外场试验进一步验证该方法的性能,在满足布站条件且干噪比≥30 dB的前提下,信噪比改善可达19 dB以上,具有较高的应用价值。

基于部分解耦合的非线性数字干扰对消算法

针对数字对消器中基于并行Hammerstein(parallel Hammerstein,PH)模型的非线性最小均方(least mean square,LMS)算法基函数之间的强相关性而存在收敛速度变慢、收敛稳定性变差、稳态误差增大的问题,提出了一种采用部分解耦合策略的改进算法。通过引入带约束的正则方程,实现各个非线性阶次独立的迭代步长设定。并且对基于部分解耦合干扰对消算法进行解析分析,给出了平均和均方意义下的收敛条件。仿真结果表明,所提方法在几乎不损失稳态误差性能的前提下,提升了非线性LMS算法收敛速度,改善了收敛性能,并且针对滤波器非线性阶数和记忆长度变化具有良好的鲁棒性。在1 MHz带宽二进制相移键控(binary phase shift keying,BPSK)干扰和加性高斯白噪声情况下干噪比设置为20 dB,相较于传统非线性LMS算法,所提算法可以实现最大0.5倍迭代步长上界、最高非线性阶次9以及最大记忆长度12的设定。

跳频信号盲检测的半监督干扰对消方法

实际跳频信号所处的电磁环境较为复杂且难以预料,这给基于仿真数据训练的检测算法带来困扰。针对这一问题,提出一种名为半监督干扰对消的方法。该方法首先以暹罗嵌套Unet为主干,引入图注意力机制和集成通道注意力模块,得到干扰对消网络,并用成对的跳频信号时频图以及对应的标签对其进行预训练,使其获得干扰对消及检测信号的能力。然后,将没有标签、干扰更为复杂的时频图输入到干扰对消网络,得到低熵预测,作为伪标签。同时,对这些没有标签的时频图进行强增强,得到变形时频图。训练网络使得变形时频图的检测结果与伪标签具有一致性,从而强化网络在没有标签的数据上的泛化能力。仿真结果表明,所提方法可以在复杂干扰下实现参数估计和盲检测,并利用无标签数据增强网络性能。

交替极化阵列对消盲区分析与验证

当干扰信号的空域和极化域特征与目标信号相似时,采用空极化域联合抗干扰技术在消除干扰的同时也会抑制目标信号,导致干扰对消后信干噪比(signal to interference plus noise ratio,SINR)低于雷达系统需求,从而形成干扰对消盲区。针对这一现象,通过在空域、极化域与空极化域分别建立交替极化阵列对消盲区模型,推导了对消盲区位置和大小的数学表达式,从而给出了交替极化阵列对消盲区的数学表征方法。进而分析了交替极化阵列对消盲区的分布规律与影响因素,研究发现阵元间距能够显著影响交替极化阵列对消盲区的分布,在相同条件下交替极化阵列对消盲区大于共点极化阵列对消盲区,结果表明交替极化阵列虽然通过减少天线数目降低了设备成本,但增大了阵列的对消盲区。然后,对消盲区模型进行了数值仿真,仿真结果验证了理论分析。最后,利用信道模拟器搭建了实验平台,信道模拟实验测得的对消盲区与理论值基本一致,再次证明了分析结论的有效性。

基于纠错反馈的FCrSK带内频分多址干扰对消算法

LoRa技术近年来在低轨卫星通信中得到广泛关注,但仍存在抗多普勒频移能力差和多址容量低的问题。为此,基于具有良好抗快时变衰落的折叠调频斜率键控调制(FCrSK)波形,设计了带内频分多址接入方式。其中每个用户采用不同初始频率信道实现多址接入,且所有用户均共享相同的频带资源。并且分析了该多址方式存在的多址干扰问题,给出了一种基于纠错反馈的带内频分多址干扰对消方法,该技术相较于LoRa体现出更好的多址接入容量和更强的多普勒鲁棒性。

高精度星地测距的多址干扰并行对消技术

目前,在航天测控系统中广泛采用扩频体制,但随着多通道扩频技术和多站测距系统的发展,测控系统面临的测量环境越来越复杂,对伪距测量精度产生较大影响。其中,多站测距系统中存在的强信号干扰和多址干扰,会导致测距精度下降。本文提出了一种基于并行干扰对消的高精度星地测距技术,通过信号处理重构和对消接收信号中的干扰信号,得到纯净的期望信号,从而抑制码分多址带来的测量误差,以提升测量精度,并通过仿真和试验验证了算法的可行性和优越性。

基于干扰对消的电台主动式干扰管理方法

传统干扰管理技术存在同址干扰和非同址干扰辨识难、应对场景变化感知能力差的问题,无法消除干扰,影响通信系统的作战使用。将干扰管理理论应用于解决复杂运行条件下的电磁干扰问题,从主动式干扰管理的角度,分析干扰源特征、干扰耦合特性和干扰作用机理,研究干扰产生原因、干扰特征、耦合关系和被干扰机理。制定主动式干扰管理系统的原理框图,并设计干扰管理决策系统框架,设计基于干扰对消的主动式干扰管理方法,理论上着重解决主动式干扰管理方法科学问题。