射頻干擾對消技術(shù)在通信系統(tǒng)集成中的應(yīng)用分析

謝志泉

（長訊通信服務(wù)有限公司）

射頻干擾對消技術(shù)在通信系統(tǒng)集成中的應(yīng)用分析

謝志泉

（長訊通信服務(wù)有限公司）

射頻干擾對消技術(shù)在通信系統(tǒng)集成中有著非常重要的作用，通信系統(tǒng)的發(fā)展使得射頻干擾對消技術(shù)逐漸被推廣使用，本文將在簡單介紹射頻干擾對消技術(shù)的基礎(chǔ)上，分析射頻干擾對消的幾點(diǎn)關(guān)鍵技術(shù)，并深入探討射頻干擾對消技術(shù)在通信系統(tǒng)集成中的應(yīng)用。

射頻干擾對消技術(shù)；通信系統(tǒng)集成；關(guān)鍵技術(shù)；應(yīng)用

射頻干擾對消技術(shù)是基于矢量的合成疊加這一數(shù)學(xué)原理，將干擾信號比作直角空間坐標(biāo)系中的一個矢量，找到一個與該矢量具有相同信息特征的反相矢量，將這兩個矢量合成，抵消掉干擾信號[1]。隨著通信系統(tǒng)的普及應(yīng)用，射頻干擾對消技術(shù)的應(yīng)用也在諸多方面得到了體現(xiàn)，比如通信系統(tǒng)自兼容、多通路對消等，射頻干擾對消技術(shù)在系統(tǒng)集成中具有廣闊的應(yīng)用前景，其正朝著寬帶、大動態(tài)的方向發(fā)展著。

1 射頻干擾對消技術(shù)簡介

射頻干擾對消技術(shù)利用了矢量的合成疊加原理，如圖1所示，矢量A為干擾信號，矢量B為與矢量A具有相同信息特征的等幅度反相矢量，用于抵消干擾信號，對這兩者進(jìn)行合成疊加，得到的矢量C趨于零，即干擾信號幾乎消失。對消的過程就是矢量A與矢量B合成疊加的過程。

對于射頻干擾對消技術(shù)的研究依賴于數(shù)學(xué)模型的建立，如圖2所示，射頻干擾消的工程原理模型中，接收機(jī)通過接收天線接收有用信號、干擾信號及經(jīng)調(diào)幅調(diào)相的采樣信號，采樣信號經(jīng)過調(diào)整幅度及相位，達(dá)到與干擾信號等幅反相的效果，從而實(shí)現(xiàn)干擾信號的抵消。射頻對消設(shè)備主要為對消器，對消器主要由對消效果檢測部件、信號控制調(diào)整部件和矢量信號幅相調(diào)節(jié)部件組成，其中對消效果檢測部件和矢量信號幅相調(diào)節(jié)部件負(fù)責(zé)干擾信號的對消，信號控制調(diào)整部件負(fù)責(zé)對由對消器與接收信道一起組成的閉環(huán)負(fù)反饋系統(tǒng)狀態(tài)的控制。

圖1 矢量合成對消示意圖

干擾信號幅度較弱時，對消器不運(yùn)作，當(dāng)干擾信號幅度逐漸增強(qiáng)時，其超出抵消開啟門限，對消器運(yùn)作，經(jīng)過對消器的處理，輸出的干擾信號保持在一個可接受的水平上。閉環(huán)負(fù)反饋系統(tǒng)較于開環(huán)對消系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)反饋控制，避免了系統(tǒng)發(fā)散的問題。

2 射頻干擾對消關(guān)鍵技術(shù)

2.1 正交矢量調(diào)制技術(shù)

圖2 射頻干擾對消工程模型圖

射頻干擾對消技術(shù)在實(shí)際運(yùn)用過程中，對消前后干擾信號幅度比值變化的對消比是衡量對消效果的關(guān)鍵，這種對消比取決于經(jīng)調(diào)幅調(diào)相的采樣信號與干擾信號所合成的矢量，合成矢量的幅度越大，其對消效果越差。采樣信號的等幅反相調(diào)整很難借助于移相器和衰減器完成，需采用正交矢量調(diào)制技術(shù)。

正交矢量調(diào)制是將需調(diào)整的矢量分解到正交坐標(biāo)系的兩個坐標(biāo)軸上，通過對這兩個分解矢量幅度及相位的調(diào)整，來實(shí)現(xiàn)矢量的反相調(diào)整和幅度調(diào)整。按照正交矢量調(diào)制的原理，讓接收的信號進(jìn)入90°的正交電橋，將其分解為相互正交的兩路信號，然后分別對這兩路信號進(jìn)行相位調(diào)整及幅度調(diào)整，最后對這兩路信號進(jìn)行合成疊加，得到坐標(biāo)空間中360°相位調(diào)整和幅度調(diào)整的輸出信號。正交矢量調(diào)制技術(shù)是將一個矢量的調(diào)制分解為兩路正交信號的幅相調(diào)整，將高對消比的高精度幅相調(diào)整轉(zhuǎn)化為了對兩路正交信號的高精度幅相調(diào)整，大大降低了調(diào)制難度，相對的也降低了調(diào)質(zhì)器件研制的難度[2]。

2.2 系統(tǒng)控制

對消器中的信號調(diào)整控制部分可實(shí)現(xiàn)對閉環(huán)負(fù)反饋系統(tǒng)的控制，信號調(diào)整控制系統(tǒng)是在分析反饋對消效果的基礎(chǔ)上，對矢量信號進(jìn)行幅相調(diào)整的，從而建立起一個封閉的負(fù)反饋環(huán)路。信號調(diào)整控制部分的控制單元在達(dá)到要求的幅相調(diào)整效果前，會一直基于對消效果對采樣信號進(jìn)行幅相調(diào)整，直到達(dá)到收斂，改善對消效果。

閉環(huán)負(fù)反饋控制系統(tǒng)采用閉環(huán)控制，其硬件系統(tǒng)相對簡單，相較于開環(huán)控制，其不需要校準(zhǔn)系統(tǒng)，且具有反饋控制，有著顯著的優(yōu)勢。另外最小均方算法在閉環(huán)對消系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛，最小均方算法可以很好地結(jié)合對消系統(tǒng)的最優(yōu)控制環(huán)路，這也使得對消技術(shù)更加完善成熟。閉環(huán)負(fù)反饋控制系統(tǒng)中反饋環(huán)路的控制方式采用的是模擬方式或數(shù)字方式，模擬方式需要提前對系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，是一種可收斂的控制方式，數(shù)字方式是在系統(tǒng)中加入控制算法，具有可擴(kuò)展性，便于后期應(yīng)用。

3 射頻干擾對消技術(shù)在通信系統(tǒng)集成中的應(yīng)用

3.1 平臺通信系統(tǒng)自兼容

通信系統(tǒng)共平臺使用時，往往會配置多條通信鏈路，各通信鏈路的天線間隔距離短，間隔度小，接收機(jī)在接收信號時很容易受到同頻段發(fā)射機(jī)的干擾，造成接收機(jī)靈敏度降低等問題，進(jìn)而引起通信系統(tǒng)電磁兼容問題。為解決系統(tǒng)電磁兼容問題，通常會采用天線布局設(shè)計(jì)、射頻濾波處理等方法，但由于平臺尺寸和載重量的限制，這些方法都不能很好地滿足系統(tǒng)電磁兼容的要求。

3.1.1 通信系統(tǒng)對消

應(yīng)用射頻干擾對消技術(shù)可減輕干擾強(qiáng)度，可實(shí)現(xiàn)對主頻干擾及寬帶噪聲干擾的對消，干擾問題是影響通信系統(tǒng)自兼容的重要因素，通信系統(tǒng)中干擾的類型根據(jù)干擾信號與通信信號頻點(diǎn)的關(guān)系可分為主頻干擾和寬帶噪聲干擾兩類，主頻干擾是指擁有與通信信號工作頻點(diǎn)相同頻點(diǎn)的發(fā)射機(jī)產(chǎn)生的，由此，通信信道前段接收到幅度很強(qiáng)的帶外信號，超出了接收機(jī)的帶外抑制范圍，導(dǎo)致接收機(jī)飽和。寬帶噪聲干擾是指作為干擾信號的發(fā)射頻點(diǎn)與通信信號的工作頻點(diǎn)并不相近，但接收信道會接收到干擾信號發(fā)射產(chǎn)生的帶外寬帶噪聲，又因?yàn)楦蓴_信號與通信信號相距較遠(yuǎn)，寬帶噪聲的強(qiáng)度比正常信號要高，使得有用信號被噪聲屏蔽，影響了通信的正常進(jìn)行。

射頻干擾對消技術(shù)可消除主頻干擾及寬帶噪聲干擾，其中主頻干擾對消是通過采集對消過程中同平臺其他通信鏈路的主頻干擾信號，對其進(jìn)行對消處理，降低主頻干擾信號強(qiáng)度，當(dāng)其強(qiáng)度小到不會阻塞接收機(jī)接收有用信號時，再利用接收通路的選擇性，實(shí)現(xiàn)通信信號的正常接受；寬帶噪聲干擾對消是采集對消過程中通信信號的工作頻點(diǎn)和附近的寬帶干擾信號，對其進(jìn)行對消處理，降低其信號強(qiáng)度，當(dāng)其強(qiáng)度降至該頻點(diǎn)有用信號的解調(diào)門限以下時，實(shí)現(xiàn)有用信號的正常解調(diào)。

3.1.2 多通路對消

多通路對消是通信系統(tǒng)自兼容設(shè)計(jì)中的重要環(huán)節(jié)，多通路對消中，多通路發(fā)射時，同一接收天線的干擾問題較為嚴(yán)重，多通路發(fā)射不同的發(fā)射通路其發(fā)射信號之間沒有相關(guān)性，利用這一點(diǎn)，可以對每個發(fā)射通路發(fā)射信號的對消方式進(jìn)行分別設(shè)置，從而實(shí)現(xiàn)單通路上的多路對消[3]。多通路對消的方式雖然需設(shè)置較多的對消通路，但它可以較便利地實(shí)現(xiàn)干擾信號的采樣，實(shí)現(xiàn)相對較簡單。

3.2 實(shí)現(xiàn)與平臺信息系統(tǒng)的兼容

通過射頻干擾對消技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)通信系統(tǒng)與其他系統(tǒng)的兼容，現(xiàn)在很多電子信息系統(tǒng)都存在干擾問題，且干擾類型復(fù)雜，干擾功率更大，為避免干擾情況的發(fā)生，就必須采取多種手段對其進(jìn)行處理，這其中就包括射頻干擾對消技術(shù)，射頻對消技術(shù)可降低濾波器通帶范圍內(nèi)的干擾信號強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)有用信號的正常解調(diào)。利用射頻干擾對消技術(shù)可降低電子戰(zhàn)系統(tǒng)主頻干擾強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)電子戰(zhàn)系統(tǒng)與通信系統(tǒng)的兼容；其也可運(yùn)用在偵察系統(tǒng)中，保護(hù)偵察系統(tǒng)接收機(jī)前端，避免接收機(jī)飽和。另外，射頻干擾對消技術(shù)在特種飛機(jī)、電子戰(zhàn)飛機(jī)、戰(zhàn)斗機(jī)、地面移動站、大型艦船中均有應(yīng)用，這種技術(shù)通過對干擾信號的弱化處理，實(shí)現(xiàn)正常通信，在實(shí)際應(yīng)用中多結(jié)合其他兼容技術(shù)來達(dá)到最好的效果。

4 結(jié)語

射頻干擾對消技術(shù)可實(shí)現(xiàn)通信系統(tǒng)及其他電子信息系統(tǒng)的電磁兼容，是一種重要的電磁兼容手段，相較于其他常規(guī)的技術(shù)手段，其可對消通信系統(tǒng)中接收機(jī)接收到的主頻干擾和寬帶噪聲干擾，其應(yīng)用值得進(jìn)一步地作出研究。隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，射頻干擾對消技術(shù)正朝著高精度大動態(tài)對消、寬帶對消、頻段擴(kuò)展的方向發(fā)展，其自身性能得到不斷提升的同時，將實(shí)現(xiàn)在系統(tǒng)電磁兼容中的綜合運(yùn)用，其在通信系統(tǒng)集成中的應(yīng)用也將越來越深層化。

[1]袁杰.射頻干擾對消技術(shù)在通信系統(tǒng)集成中的應(yīng)用[J].電訊技術(shù)，2012（12）：1870～1875.

[2]賴 鑫.射頻干擾對消技術(shù)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真分析[J].電訊技術(shù)，2013（3）：259～264.

[3]劉建成，全厚德，趙宏志，等.基于時變步長最小均方算法的射頻干擾對消[J].電波科學(xué)學(xué)報(bào)，2015，30（6）：1069～1077.

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1004-7344（2016）20-0277-02

2016-7-1