一种射频数字化干扰抵消器制造技术

本发明专利技术涉及一种射频数字化干扰抵消器，主要包括：参考射频取样电路、误差射频取样电路、射频抵消输出电路、时钟电路、延时线、噪声源、数字信号处理单元。本发明专利技术提出的射频数字化干扰抵消器，首次采用了基于射频数字化技术体制，给出了具体的电路组成方案及信号处理方法，采用了无延时LMS自适应滤波技术、提出了基于RLS闭环回路非线性群延时校正方法，其特点是：误差、参考信号的提取在数字域内进行；自适应滤波、加权、波形的产生在数字域内进行；干扰抵消仍在模拟域内进行。其技术优势是：体积小、重量轻；波形适应能力强，可抵消定频、跳频、脉冲等波形；宽带性能好，可抵消多源干扰；抵消抑制比高等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及信息
，尤其涉及一种射频数字化干扰抵消器。
技术介绍
干扰抵消器具有很高的军事应用价值。它可以用来解决多任务电子系统在同一平台上的电磁兼容问题。以往，当发射机工作时会造成同频段内接收机饱和阻塞而不能工作，使任务系统的作战效能大大下降。干扰抵消器可以有效解决这个同址干扰问题，使接收系统和发射系统在同一个频段内可以同时工作，这将大大提升系统的作战效能。干扰抵消器还可以用于通信设备内/间的自干扰问题。以往，通信都是半双工体制进行，或TDMA，或FDMA，即在同一个信道内收发不能同时进行；利用干扰抵消技术可以有效解决这一难题，这将成倍增加频谱资源，并便于频谱资源管理。以往，干扰抵消器大都在模拟域内实现，采用正交矢量合成技术进行幅度和相位的调整。这会造成两个问题：一是调整只能针对单个干扰信号的幅度和相位，不能对多个信号同时进行；二是由于幅相调整单元都是模拟器件，其正交的非线性会影响调整精度，从而影响干扰抑制比的性能。最为重要的是，这种体制的干扰抵消器对付跳频等宽带信号困难。因其采用了窄带跟踪的模式，还需预先知道跳频的频率集，尤其当跳速达到万次/秒时很难跟踪，这给应用带来了局限性。
技术实现思路
鉴于上述的分析，本专利技术旨在提供一种射频数字化干扰抵消器，用以解决传统模拟体制干扰抵消的波形适应能力不强、干扰抵消能力不足、体积大、重量重等问题的问题。本专利技术的目的主要是通过以下技术方案实现的：本专利技术提供了一种射频数字化干扰抵消器，包括：参考射频取样电路、误差射频取样电路、射频抵消输出电路、时钟电路、延时线、噪声源、数字信号处理单元，其中，参考射频取样电路，用于将与被抵消的干扰信号相干的输入射频信号u(t)进行带
通滤波、射频直接采样,得到信号u(n)，并送数字信号处理单元的u(n)输入端；误差射频取样电路，用于将误差信号e(t)经过带通滤波，射频直接采样得到e(n)，并送数字信号处理单元的e(n)输入端；射频抵消输出电路，用于将数字信号处理单元产生的数字反相估计干扰信号通过DAC直接变换到射频，再通过处理后得到估计的反相干扰抵消信号与干扰信号d(t)进行功率合路得到误差信号e(t)，并输出给误差射频取样电路；时钟电路，用于射频数字化ADC采样时钟和DAC转换时钟，要求所有时钟频率相同并同源；延时线，用于补偿产生干扰信号的处理时延和模拟回路延时；噪声源，用于校正模拟和数字信号处理回路的幅度和相位，尤其是针对模拟回路的非线性群延时进行校正，以使整个射频回路、数字回路的闭环自适应滤波运算收敛；数字信号处理单元，用于对参考信号u(n)和误差信号e(n)进行自适应滤波参数求取、无延时LMS(Least-mean-square)自适应滤波、非线性回路的幅相校正，生成与干扰信号幅度相等、相位相反的数字估计信号并将输出给射频抵消输出电路。进一步地，所述参考射频取样电路具体包括：第一分波段滤波器和第一模数转换器ADC1，其中，第一分波段滤波器将参考信号u(t)进行带通滤波后送ADC1进行射频直接采样，得到数字信号u(n)送数字信号处理单元的u(n)输入端。注意，这里的参考信号u(t)与干扰信号d(t)同源。进一步地，所述误差射频取样电路具体包括：耦合器、第二分波段滤波器以及第二模数转换器ADC2，其中，耦合器将耦合的误差信号e(t)送给第二分波段滤波器，第二分波段滤波器将对误差信号e(t)进行带通滤波后送入ADC2，ADC2对滤波后的误差信号进行射频直接采样得到e(n)，并送数字信号处理单元的e(n)输入端。进一步地，所述射频抵消输出电路具体包括：DAC电路、可调衰减器、第一放大器、第三分波段滤波器、第二放大器，功率合路器或耦合器，其中，数字信号处理单元产生的数字反相估计干扰信号通过DAC电路直接变换到射频，再通过可调衰减器、第一放大器调整到合适的电平，并通过第三分波段滤波器进行滤波，滤除带外杂散，最后一级功率第二放大器将信号放大到足够大的功率，得到估计的反相干
扰抵消信号反相干扰抵消信号与干扰信号d(t)通过合路器进行功率合路后输出给误差射频取样电路。进一步地，所述数字信号处理单元具体包括：第一并行FIR(Finite impulse response)滤波器PFIR1(Parallel FIR)、校正单元、LMS自适应滤波器，其中，所述校正单元具体包括：第一延时单元、第二延时单元、RLS(Recursive least-square，递归最小二乘)自适应滤波电路、第二并行FIR滤波器PFIR2，校正单元工作时，开关打在cal位置，参考信号u(n)来自校正用噪声源，经过第一延时单元和第二延时单元进行两次延时后输出给RLS电路的xn输入端。同时，干扰输入信号d(t)断开，得到的误差取样信号e(n)送RLS电路的dn端，经RLS电路计算加权系数Wr，由此得到校正系数矢量coef送PFIR2，校正过程结束。正常工作模式时，所有开关位置打在normal位置，与干扰信号d(t)相关的参考信号u(n)经第一延时单元延时，得到u(n-m1)信号送PFIR2与权系数coef进行并行FIR滤波运算后送入LMS自适应滤波器；LMS自适应滤波器进行自适应滤波计算后得到自适应滤波系数W，然后送入第一并行FIR滤波器PFIR1作为滤波器系数，与参考信号u(n)进行并行FIR计算后再进行相位取反，生成反相的干扰估计数字信号并将输出给射频抵消电路。进一步地，根据如下公式计算得到所述延时线的延时参数dly1：由于干扰信号d(t)与参考信号u(t)同源，假定进入干扰抵消器的u(t)信号比d(t)信号相位延迟τdelta-du，则dly1按下式计算：dly1＝τdelta-du+τ参考射频支路+τADC1+τPFIR1+τother+τDAC+τ输出射频支路其中，τ参考射频支路是第一分波段滤波器的群延时；τADC1是ADC1的转换延时；τPFIR1是第一并行滤波器PFIR1的计算延时；τother是该支路其它处理延时；τDAC是DAC的转换延时；τ输出射频支路包括衰减器、第三分波段滤波器、第一放大器、第二放大器等射频抵消输出电路的延时。进一步地，根据如下公式计算所述第一延时单元的延时参数dly2：从u(n)点开始进入第一并行滤波器PFIR1的数字信号处理通路到DAC输出，进入射频抵消输出支路到功率合路器、耦合器，进入误差射频取样电路止，延时参数dly2按采样时钟的周期数m1计算：其中，Tclk是采样时钟(所有ADC、DAC的采样时钟频率相同)的周期；τPFIR1是第一并行FIR滤波器PFIR1的处理时延；τother是该支路数字信号处理的其他延时；τ输出射频支路包括衰减器、第三分波段滤波器、第一放大器、第二放大器、合路器、耦合器等射频支路的延时；τ误差射频支路包括第二分波段滤波器的群延时；τADC2是ADC2的转换延时；N是FPRI2滤波器的抽头数，这里取延时的中间值；表示向上取整。进一步地，根据如下公式计算所述第二延时单元的延时参数dly3：延时参数dly3仅在进行非线性群延时校正时使用，它就是第二并行滤波器PFIR2的处理时延，dly3用采样时钟的周期数表示： m 2 = 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种射频数字化干扰抵消器，其特征在于，包括：参考射频取样电路、误差射频取样电路、射频抵消输出电路、时钟电路、延时线、噪声源、数字信号处理单元，其中，参考射频取样电路，用于将与被抵消的干扰信号相干的输入射频信号u(t)进行带通滤波、射频直接采样,得到信号u(n)，并送数字信号处理单元的u(n)输入端；误差射频取样电路，用于将误差信号e(t)经过带通滤波，射频直接采样得到e(n)，并送数字信号处理单元的e(n)输入端；射频抵消输出电路，用于将数字信号处理单元产生的数字反相估计干扰信号通过DAC直接变换到射频，再通过处理后得到估计的反相干扰抵消信号与干扰信号d(t)进行功率合路得到误差信号e(t)，并输出给误差射频取样电路；时钟电路，用于射频数字化ADC采样时钟和DAC转换时钟，要求所有时钟频率相同并同源；延时线，用于补偿产生干扰信号的处理时延和模拟回路延时；噪声源，用于校正模拟和数字信号处理回路的幅度和相位，尤其是针对模拟回路的非线性群延时进行校正，以使整个射频回路、数字回路的闭环自适应滤波运算收敛；数字信号处理单元，用于对参考信号u(n)和误差信号e(n)进行自适应滤波参数求取、无延时LMS(Least‑mean‑square)自适应滤波、非线性回路的幅相校正，生成与干扰信号幅度相等、相位相反的数字估计信号并将输出给射频抵消输出电路。...

【技术特征摘要】
1.一种射频数字化干扰抵消器，其特征在于，包括：参考射频取样电路、误差射频取样电路、射频抵消输出电路、时钟电路、延时线、噪声源、数字信号处理单元，其中，参考射频取样电路，用于将与被抵消的干扰信号相干的输入射频信号u(t)进行带通滤波、射频直接采样,得到信号u(n)，并送数字信号处理单元的u(n)输入端；误差射频取样电路，用于将误差信号e(t)经过带通滤波，射频直接采样得到e(n)，并送数字信号处理单元的e(n)输入端；射频抵消输出电路，用于将数字信号处理单元产生的数字反相估计干扰信号通过DAC直接变换到射频，再通过处理后得到估计的反相干扰抵消信号与干扰信号d(t)进行功率合路得到误差信号e(t)，并输出给误差射频取样电路；时钟电路，用于射频数字化ADC采样时钟和DAC转换时钟，要求所有时钟频率相同并同源；延时线，用于补偿产生干扰信号的处理时延和模拟回路延时；噪声源，用于校正模拟和数字信号处理回路的幅度和相位，尤其是针对模拟回路的非线性群延时进行校正，以使整个射频回路、数字回路的闭环自适应滤波运算收敛；数字信号处理单元，用于对参考信号u(n)和误差信号e(n)进行自适应滤波参数求取、无延时LMS(Least-mean-square)自适应滤波、非线性回路的幅相校正，生成与干扰信号幅度相等、相位相反的数字估计信号并将输出给射频抵消输出电路。2.根据权利要求1所述的射频数字化干扰抵消器，其特征在于，所述参考射频取样电路具体包括：第一分波段滤波器和第一模数转换器ADC1，其中，第一分波段滤波器将参考信号u(t)进行带通滤波后送ADC1进行射频直接采样，得到数字信号u(n)送数字信号处理单元的u(n)输入端。注意，这里的参考信号u(t)与干扰信号d(t)同源。3.根据权利要求1所述的射频数字化干扰抵消器，其特征在于，所述误差射频取样电路具体包括：耦合器、第二分波段滤波器以及第二模数转换器ADC2，其中，耦合器将耦合的误差信号e(t)送给第二分波段滤波器，第二分波段滤波器将对误差信号e(t)进行带通滤波后送入ADC2，ADC2对滤波后的误差信号进行射频直接采样得到
\te(n)，并送数字信号处理单元的e(n)输入端。4.根据权利要求1所述的射频数字化干扰抵消器，其特征在于，所述射频抵消输出电路具体包括：DAC电路、可调衰减器、第一放大器、第三分波段滤波器、第二放大器，功率合路器或耦合器，其中，数字信号处理单元产生的数字反相估计干扰信号通过DAC电路直接变换到射频，再通过可调衰减器、第一放大器调整到合适的电平，并通过第三分波段滤波器进行滤波，滤除带外杂散，最后一级功率第二放大器将信号放大到足够大的功率，得到估计的反相干扰抵消信号反相干扰抵消信号与干扰信号d(t)通过合路器进行功率合路后输出给误差射频取样电路。5.根据权利要求1所述的射频数字化干扰抵消器，其特征在于，所述数字信号处理单元具体包括：第一并行FIR(Finite impulse response)滤波器PFIR1(Parallel FIR)、校正单元、LMS自适应滤波器，其中，所述校正单元具体包括：第一延时单元、第二延时单元、RLS(Recursive least-square，递归最小二乘)自适应滤波电路、第二并行FIR滤波器PFIR2，校正单元工作时，开关打在cal位置，参考信号u(n)来自校正用噪声源，经过第一延时单元和第二延时单元进行两次延时后输出给RLS电路的xn输入端。同时，干扰输入信号d(t)断开，得到的误差取样信号e(n)送RLS电路的dn端，经RLS电路计算加权系数Wr，由此得到校正系数矢量coef送PFIR2，校正过程结束。正常工作模式时，所有开关位置打在normal位置，与干扰信号d(t)相关的参考信号u(n)经第一延时单元延时，得到u(n-m1)信号送PFIR2与权系数coef进行并行FIR滤波运算后送入LMS自适应滤波器；LMS自适应滤波器进行自适应滤波计算后得到自适应滤波系数W，然后送入第一并行FIR滤波器PFIR1作为滤波器系数，与参考信号u(n)进行并行FIR计算后再进行相位取反，生成反相的干扰估计数字信号并将输出给射频抵消电路。6.根据权利要求1所述的射频数字化干扰抵消器，其特征在于，根据如下公式计算得到所述延时线的延时参数dly1：由于干扰信号d(t)与参考信号u(t)同源，假定进入干扰抵消器的u(t)信号比d(t)信号相位延迟τdelta-du，则dly1按下式计算：dly1＝τdelta-du+τ参考射频支路+τADC1+τPFIR1+τother+τDAC+τ输出射频支路其中，τ参考射频支路是第一分波段滤波器的群延时；τADC1是ADC1的转换延时；τPFIR1是第一并行滤波器PFIR1的计算延时；τother是该支路其它处理延时；τDAC是DAC的转换延时；τ输出射频支路包括衰减器、第三分波段滤波器、第一放大器、第二放大器等射频抵消输出电路的延时。7.根据权利要求5所述的射频数字化干扰抵消器，其特征在于，根据如下公式计算所述第一延时单元的延时参数dly2：从u(n)点开始进入第一并行滤波器PFIR1的数字信号处理通路到DAC输出，进入射频抵消输出支路到功率合路器、耦合器，进入误差射频取样电路止，延时参数dly2按采样时钟的周期数m1计算：其中，Tclk是采样时钟(所有ADC、DAC的采样时钟频率相同)的周期；τPFIR1是第一并行FIR滤波器PFIR1的处理时延；τother是该支路数字信号处理的其他延时；τ输出射频支路包括衰减器、第三分波段滤波器、第一放大器、第二放大器、合路器、耦合器等射频支路的延时；τ误差射频支路包括第二分波段滤波器的群延时；τADC2是ADC2的转换延时；N是FPRI2滤波器的抽头数，这里取延时的中间值；表示向上取整。8.根据权利要求5所述的射频数字化干扰抵消器，其特征在于，根据如下公式计算所述第二延时单元的延时参数dly3：延时参数dly3仅在进行非线性群延时校正时使用，它就是第二并行滤波器PFIR2的处理时延，dly3用采样时钟的周期数表示： m 2 = τ P F I R 2 T c l k ]]>其中τPFIR2是第二并行滤波器PFIR2的处理时延，Tclk是采样时钟的周期。9.根据权利要求5所述的射频数字化干扰抵消器，其特征在于，根据如下公式计算数字信号估计值W(n+1)＝W(n)+μu(n)e(n)其中，W(n)是当前时刻(样点)自适应滤波器系数，W(n+1)是下一时刻自适应滤波器系数；u(n)表示u(n)信号的N阶矢量，μ为滤波器系数调整的步进量，它影响系数的误差性能、收敛速度和稳定性，是一个大于零的正数，其上限应满足以下条件： 0 < μ <...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈顺阳，杨小牛，张琦，成炜，符超，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第三十六研究所，
类型：发明
国别省市：浙江;33