一种用于抑制不同形式干扰的闭环调零天线的调零方法技术

一种用于抑制不同形式干扰的闭环调零天线的调零方法，采用功率检测闭环调零方案，提出对干扰信号多次采集及加权平均的处理的方式获得稳定的干扰检测功率，实现了系统对干扰源形式不敏感特性。同时，在调零过程中提出粗、精步长相结合及步长自适应迭代的LMS调零算法和自适应排查调零算法分集来实现对单载波干扰、扫频干扰、闪烁干扰、跳变干扰等不同形式干扰源的有效抑制，具有广泛的适用性和推广应用价值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于通信领域，涉及一种智能天线的控制方法。
技术介绍
调零天线是一种用于抑制干扰的智能天线，其通过调零算法获得每个辐射单元激励的幅度和相位，并在此基础上实现天线方向图的重构，使得重构后的天线方向图在干扰源处产生零点，进而达到抑制干扰的目的。一般而言，调零天线有开环、闭环两种调零方式。其中：开环方式：首先要对干扰源位置进行干扰测向，然后根据测向结果通过调零算法得到调零权值，并将调零权值注入到调零通道的移相器和衰减器来实现天线方向图的重构，形成调零波束。开环方式一般对调零通道幅度、相位一致性要求较高，通常需要相应的辅助校准天线来保持调零通道的幅、相一致性，系统组成较复杂。闭环方式：不需要知道干扰来波方向，通过反馈回路控制权值迭代的方式对干扰源进行调零，直到来波的强度降到系统能够忍受的水平。闭环方式对通道幅、相一致性要求不高，但是闭环方式需要对干扰信号进行实时检测来判断干扰是否被抑制，当干扰信号随频率、时间或空间快速变化(例如扫频干扰、闪烁干扰、跳变干扰)时，就会存在干扰信号无法捕获或捕获不稳定的情况，进而导致调零失败，因此获取稳定的干扰信号检测能力是闭环方式的关键。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是：克服现有技术的不足，针对闭环调零天线提供了一种可用于抑制不同形式干扰的调零方法，通过对干扰信号多次采集、加权、平均处理的方式实现对干扰源形式的不敏感特性，采用粗、精步长相结合及步长自适应迭代的LMS调零算法和自适应排查调零算法的分集技术实现对单载波干扰、扫频干扰、闪烁干扰、跳变干扰等不同形式干扰源的有效抑制。本专利技术的技术解决方案是：一种用于抑制不同形式干扰的闭环调零天线的调零方法，包括如下步骤：(1)设置调零参数，包括合成波束调零开始门限电平Ps，合成波束调零结束门限电平Pe，子波束干扰检测门限电平Pz，粗步长调零幅度值Am1和相位值Ph1，精步长调零幅度值Am2和相位值Ph2，Am2<Am1，Ph2<Ph1，粗步长调零迭代次数Ns，总迭代次数Nmax，步长加倍次数Nt，收敛精度△P；(2)判定调零天线的合成波束功率检测电平值是否超过Ps，如果超过则转入调零模式，进入步骤(3)；如果没有超过则保持监测调零天线的合成波束功率检测电平值与Ps的关系；(3)选择调零方式，若为LMS调零，则对子波束干扰进行检测，选择超过Pz的所有子波束进行调零，进入步骤(4)；若为排查调零，则选择子波束干扰检测电平最大的子波束进行调零，进入步骤(5)；(4)依次对所有参与LMS调零的子波束通道的衰减器进行减幅度Am、移相器进行减相位Ph或者加相位Ph的权值变化，其中移相器相位前后两次变化需相反，存储每次幅度及相位变化后的合波束功率检测电平并计算本次迭代最小合波束功率检测电平Pmin，同时存储Pmin对应的权值；然后将Pmin与当前最小合波束功率检测电平Pmin0及收敛精度△P比较：当Pmin0-Pmin>△P时，更新Pmin0＝Pmin，并将Pmin对应的权值传给相应的可控移相衰减器，进行下一次迭代；当0<Pmin0-Pmin≤△P时，对调零幅度值和调零相位值同时进行加倍，并判断步长加倍次数是否大于Nt，若不大于Nt，则采用加倍后的调零幅度值和调零相位值重新进行迭代，若大于Nt，则更新Pmin0＝Pmin，并将Pmin对应的权值传给相应的可控移相衰减器，进行下一次迭代；当Pmin0-Pmin≤0时，屏蔽获得Pmin时对应的子波束，选择本次迭代第二小的功率电平对应的权值赋给可控移相衰减器，并判断受屏蔽的子波束数目是否大于参与调零的子波束数目，若超出则关闭受屏蔽的子波束所在的通道，利用剩余通道重新进行调零，若没有超出，则进入下一次迭代；单次迭代完成后，对当前最小合波束功率检测电平Pmin0与Pe进行比较，当Pmin0≥Pe时，迭代次数增加一次，进入下一次迭代，当Pmin0<Pe时，调零结束，保持当前状态；每次进入迭代之前，首先判断当前迭代次数Nu以及Nmax、Ns的大小关系，当Nu≤Ns时，采用粗步长调零幅度值Am1和相位值Ph1进行迭代，当Ns<Nu≤Nmax时，采用精步长调零幅度值Am2和相位值Ph2进行迭代，当Nu>Nmax时，调零结束；(5)将调零天线覆盖区离散成不同的干扰位置点，并将事先优化好的每个干扰位置点对应的最佳权值按照子波束分布情况分组存储，然后在受干扰最大的子波束内对各干扰位置逐个进行干扰排查，通过将该子波束内对应干扰位置的权值逐一置给调零通道对应的可控移相衰减器，存储每次合成波束功率检测电平，记录合成波束最小功率检测电平Pmin0及此时对应的权值，之后对Pmin0和Pe进行比较，当Pmin0<Pe时，调零结束，进入保持模式；当Pmin0≥Pe时，关闭参与调零的子波束通道，选择剩余通道重新进行调零。所述的合成波束功率检测电平为通过Nc次采集并加权平均后的有效功率电平Pa，其中Nc次采集的干扰信号为P1…PNc，Pi为第i次干扰信号检测值。所述步骤(5)中的分组存储方法如下：计算考虑波束指向误差δ°后的子波束的交叠电平，并计算此交叠电平对应的子波束的波束宽度w，将子波束宽度w覆盖区内的所有干扰点位置的权值分配到该子波束内。所述的Am2＝1dB，Am1＝0.5dB，Ph2＝25°，Ph1＝5°。本专利技术与现有技术相比的优点在于：(1)本专利技术方法针对不同形式的干扰源情况，提出对干扰信号多次采集(采集次数可人为设置)及加权平均处理的方法获得稳定的检波性能，实现了系统对干扰源形式的不敏感特性；(2)本专利技术提出的粗、精步长相结合及步长自适应迭代的LMS调零算法与排查调零算法分集方法，提升了系统的功能和灵活性，其中LMS调零中的粗、精步长相结合及步长自适应迭代权值迭代方式，可以在保证调零性能的基础上提高算法的收敛速度，缩短了调零时间。而排查调零方法无需对权值进行实时的优化迭代，零深性能不依赖于干信比，针对单个干扰源时，采用排查调零方法，可以获得更好的零深性能和波束保形特性。附图说明图1为调零天线的组成原理框图；图2为本专利技术方法的流程图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做进一步的详细描述。一、调零天线组成如图1所示，调零天线包括：N个辐射单元1、N个输入预选器2、N个低噪声移相衰减组件3、波束合成网络4、合成波束耦合器5、1×N微波开关矩阵6、子波束干扰识别接收机7、合波束干扰识别接收机8、调零控制器9，其中低噪声移相衰减组件3又包含低噪声放大器10、子波束耦合器11、可控衰减器12、可控移相器13，其中N为正整数。二、调零天线工作原理及工作模式调零天线工作原理：信号经过N个辐射单元1接收和N个输入预选器2滤波后进入低噪声放大器10进行放大，之后信号被分成两路，其中：一路经过子波束耦合器11的直通端口及可控衰减器12和可控移相器13进入波束合成网络4进行合成，合成后的信号再经过合成波束耦合器5耦合端口进入合波束干扰识别接收机8进行检波，该路信号称为合路信号，用来反映合波束检波信息，判断合波束是否受到干扰，以及干扰是否被抑制，当合波束检波电平大于设置的合波束调零开始门限电平时，认为受到干扰，反之认为没有受到干扰或干扰已被抑制。另一路经过子波束耦合器11的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于抑制不同形式干扰的闭环调零天线的调零方法，其特征在于包括如下步骤：(1)设置调零参数，包括合成波束调零开始门限电平Ps，合成波束调零结束门限电平Pe，子波束干扰检测门限电平Pz，粗步长调零幅度值Am1和相位值Ph1，精步长调零幅度值Am2和相位值Ph2，Am2<Am1，Ph2<Ph1，粗步长调零迭代次数Ns，总迭代次数Nmax，步长加倍次数Nt，收敛精度△P；(2)判定调零天线的合成波束功率检测电平值是否超过Ps，如果超过则转入调零模式，进入步骤(3)；如果没有超过则保持监测调零天线的合成波束功率检测电平值与Ps的关系；(3)选择调零方式，若为LMS调零，则对子波束干扰进行检测，选择超过Pz的所有子波束进行调零，进入步骤(4)；若为排查调零，则选择子波束干扰检测电平最大的子波束进行调零，进入步骤(5)；(4)依次对所有参与LMS调零的子波束通道的衰减器进行减幅度Am、移相器进行减相位Ph或者加相位Ph的权值变化，其中移相器相位前后两次变化需相反，存储每次幅度及相位变化后的合波束功率检测电平并计算本次迭代最小合波束功率检测电平Pmin，同时存储Pmin对应的权值；然后将Pmin与当前最小合波束功率检测电平Pmin0及收敛精度△P比较：当Pmin0‑Pmin>△P时，更新Pmin0＝Pmin，并将Pmin对应的权值传给相应的可控移相衰减器，进行下一次迭代；当0<Pmin0‑Pmin≤△P时，对调零幅度值和调零相位值同时进行加倍，并判断步长加倍次数是否大于Nt，若不大于Nt，则采用加倍后的调零幅度值和调零相位值重新进行迭代，若大于Nt，则更新Pmin0＝Pmin，并将Pmin对应的权值传给相应的可控移相衰减器，进行下一次迭代；当Pmin0‑Pmin≤0时，屏蔽获得Pmin时对应的子波束，选择本次迭代第二小的功率电平对应的权值赋给可控移相衰减器，并判断受屏蔽的子波束数目是否大于参与调零的子波束数目，若超出则关闭受屏蔽的子波束所在的通道，利用剩余通道重新进行调零，若没有超出，则进入下一次迭代；单次迭代完成后，对当前最小合波束功率检测电平Pmin0与Pe进行比较，当Pmin0≥Pe时，迭代次数增加一次，进入下一次迭代，当Pmin0<Pe时，调零结束，保持当前状态；每次进入迭代之前，首先判断当前迭代次数Nu以及Nmax、Ns的大小关系，当Nu≤Ns时，采用粗步长调零幅度值Am1和相位值Ph1进行迭代，当Ns<Nu≤Nmax时，采用精步长调零幅度值Am2和相位值Ph2进行迭代，当Nu>Nmax时，调零结束；(5)将调零天线覆盖区离散成不同的干扰位置点，并将事先优化好的每个干扰位置点对应的最佳权值按照子波束分布情况分组存储，然后在受干扰最大的子波束内对各干扰位置逐个进行干扰排查，通过将该子波束内对应干扰位置的权值逐一置给调零通道对应的可控移相衰减器，存储每次合成波束功率检测电平，记录合成波束最小功率检测电平Pmin0及此时对应的权值，之后对Pmin0和Pe进行比较，当Pmin0<Pe时，调零结束，进入保持模式；当Pmin0≥Pe时，关闭参与调零的子波束通道，选择剩余通道重新进行调零。...

【技术特征摘要】
1.一种用于抑制不同形式干扰的闭环调零天线的调零方法，其特征在于包括如下步骤：(1)设置调零参数，包括合成波束调零开始门限电平Ps，合成波束调零结束门限电平Pe，子波束干扰检测门限电平Pz，粗步长调零幅度值Am1和相位值Ph1，精步长调零幅度值Am2和相位值Ph2，Am2<Am1，Ph2<Ph1，粗步长调零迭代次数Ns，总迭代次数Nmax，步长加倍次数Nt，收敛精度△P；(2)判定调零天线的合成波束功率检测电平值是否超过Ps，如果超过则转入调零模式，进入步骤(3)；如果没有超过则保持监测调零天线的合成波束功率检测电平值与Ps的关系；(3)选择调零方式，若为LMS调零，则对子波束干扰进行检测，选择超过Pz的所有子波束进行调零，进入步骤(4)；若为排查调零，则选择子波束干扰检测电平最大的子波束进行调零，进入步骤(5)；(4)依次对所有参与LMS调零的子波束通道的衰减器进行减幅度Am、移相器进行减相位Ph或者加相位Ph的权值变化，其中移相器相位前后两次变化需相反，存储每次幅度及相位变化后的合波束功率检测电平并计算本次迭代最小合波束功率检测电平Pmin，同时存储Pmin对应的权值；然后将Pmin与当前最小合波束功率检测电平Pmin0及收敛精度△P比较：当Pmin0-Pmin>△P时，更新Pmin0＝Pmin，并将Pmin对应的权值传给相应的可控移相衰减器，进行下一次迭代；当0<Pmin0-Pmin≤△P时，对调零幅度值和调零相位值同时进行加倍，并判断步长加倍次数是否大于Nt，若不大于Nt，则采用加倍后的调零幅度值和调零相位值重新进行迭代，若大于Nt，则更新Pmin0＝Pmin，并将Pmin对应的权值传给相应的可控移相衰减器，进行下一次迭代；当Pmin0-Pmin≤0时，屏蔽获得Pmin时对应的子波束，选择本次迭代第二小的功率电平对应的权值赋给可控移相衰减器，并判断受屏蔽的子波束数目是否大于参与调零的子波束数目，若超出则关闭受...

【专利技术属性】
技术研发人员：万继响，张坚，王旭东，于飞，卢少鹏，孙树峰，许宁，
申请(专利权)人：西安空间无线电技术研究所，
类型：发明
国别省市：陕西;61