电磁兼容外场测试中的干扰抵消技术(下)*

权值的设计主要应该满足以下三个条件：

①在目标信号到达方向上，各个阵元的输入经权值相乘后应同相叠加，以得到最大的目标信号输出功率。若用复权值的实部与虚部来分别表示各个阵元的同相与正交两路的权系数，则可将该条件表示为：

(12)

其中，wi即为第i个阵元的复权系数，是目标的到达方向。

②在干扰的入射方向上，各个阵元的输入经权值相乘后相加输出应为0，即

(13)

式中，q1表示干扰到达方向。

③为了确保主波束对准在目标方向上及在-p

(14)

这是因为，根据施瓦兹不等式的原理可以知道

(15)

仅当wie-j(i-1)qj(q)=ciwi(i=2,3,...,L)时，式(15)取等号，这里ci(i=2,3,...,L)为正实常数。即只有当目标信号在各阵元输出端同相相加时阵列增益最大，而在其它方向均小于这一增益。

通过联立方程(12)、(13)、(14)可以解出各个复权值。当然，方程组的解并不是唯一的，我们可以按照实际要求比较灵活地选择和确定。特别可以从方程(14)看出，对每一个复权系数的模，并不一定必须保证为1，而只要满足全部复权系数的模值相加为L就可以了。这样，选择的自由度增加了，就能产生目标方向主波束的同时获得在干扰方向的零深。如果空间同时存在两个或两个以上从不同方向入射的干扰，则可将式(13)的条件再相应增加，阵列就能在方向图上产生多个不同干扰方向的零深。

阵列波束形成可以通过以上人为设计的方法。但由于空间环境往往是复杂多变的，因而对于图3和图4中各个权系数值的设计与确定相当困难。事实上，阵列波束的形成可通过自适应的方法，即采用自适应算法直接获得各个权系数值，实现自适应波束形成。自适应算法根据被测信号和干扰信号方向，计算出各阵元的权值，使波束的零点方向对准干扰信号，同时保证主波束对准被测信号。

　　自适应天线阵消除干扰

自适应天线是利用数字信号处理的算法去测量不同波束的信号强度，因而能动态地改变波束使天线的传输功率集中。自适应天线阵是一个由天线阵和实时自适应信号接收处理器所组成的一个闭环反馈控制系统，它用反馈控制方法自动调整天线阵的方向图，使它在干扰方向形成零陷，将干扰信号抵消，而且可以使有用信号得到加强，从而达到消除干扰的目的。自适应天线阵结构框图如图5所示。

图5 自适应阵列结构示意图

采用M个阵元的自适应线天线阵，它的方向图函数可表示为：

(16)

式中wi为各阵元的复加权系数;d为相邻单元间距。

图6给出了当自适应天线阵列方向图最大增益指向q=0o的被测信号方向，方向图零深对准q=q1的干扰信号方向，则测试点处的被测信号与干扰信号的幅度比为：

(17)

如果SIR高于15dB，则进入频谱仪的干扰信号幅度远小于被测信号，即可以忽略干扰信号的对测试结果的影响。

按照最大信干噪比准则自适应算法，根据干扰信号的方向，得到最佳权向量，使方向图的零深方向始终对准干扰方向，同时保证主波束对准被测信号方向。从而有效拟制干扰信号，保证接收机的输入信号有大的信干比。

　　测试结果

干扰抵消测试按图7所示框图进行，测试频率为800MHz。

图7 干扰抵消测试原理框图

测试天线口径面位置被测信号与干扰信号功率电平。

被测信号与干扰信号距自适应测试天线距离7.5m，被测信号放置在0o位置，干扰信号放置9.4o的位置，测试结果如表1。

　　表1 测试结果1

在被测信号源关闭，干扰信号源打开的情况下，自适应天线输出端口的信号功率电平如表2。

　　表2 测试结果2

被测信号源与干扰信号源同时打开的情况下，自适应天线输出端口的的信号功率电平如表3。
　　表3 测试结果3

　　结语

从测试结果看，尽管被测信号电平与干扰电平的幅度和距离均相当，但通过自适应抵消技术后，实际测试到的合成电平与被测信号电平基本相符，抵消了干扰信号，基本满足了工程测试要求。

　　参考文献：

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