[发明专利]模数结合的闭环旁瓣对消方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及自适应阵列信号处理技术，具体的说是涉及一种采用模拟端与数字端联合处理的方法，在模拟信号射频端或中频端直接实现对干扰信号的抑制。 

背景技术

电子对抗中为了降低截获概率，提高信号威力，雷达的接收天线的主瓣宽度一般都比较窄，副瓣所占的空间远远大于主瓣。所以，大量的有源干扰都会通过天线的旁瓣进入接收机，降低了接收机中有用信号的信噪比，增加了检测目标的难度。为了抑制这种从旁瓣进入的干扰，要求天线的旁瓣电平极低。一般压低旁瓣电平可以通过加窗加权实现，但不论采用何种加权，都是以增加主瓣宽度即牺牲角分辨率为代价。自适应天线旁瓣对消技术避免了这种情况，它可以自适应的在所需要抑制的方向将电平压的很低，因此在抑制强干扰时，旁瓣对消是常用的方法。 

最早出现的旁瓣对消系统是模拟对消系统，一般是闭环形式。模拟闭环对消结构简单易行，并且具有自修正的特性，不需要元件具有很大的动态范围和线性特性，当系统稳定时的对消比可以达到比较好的效果，但是它收敛速度慢，系统工作稳定性差，实现起来硬件量大，且不易保持在工作最佳的状态（见文献：相控阵雷达系统，张光义，北京:国防工业出版社）。 

数字式旁瓣对消问世于20世纪50年代，随着自适应天线的出现以及最陡下降法、最小均方算法（LMS算法）的问世，数字式闭环的旁瓣对消系统得到了很大的发展。数字式闭环的旁瓣对消系统解决了模拟旁瓣对消系统中系统稳定性差和硬件量大的问题，但闭环权值的收敛速度慢的局限性依然没有得到很好的解决。1974年，Reed等人引入了直接矩阵求逆（DMI）算法，数字式开环旁瓣对消系统开始出现。开环系统具有快速响应时间，解决了闭环的收敛速度慢的问题，并且工作性能依然很稳定，但其算法复杂，计算量很大，并且存在着病态矩阵的问题，实现起来难度比较大。 

数字旁瓣对消一般放在接收系统的后端，当干扰信号很大时，在接收前端的AGC控制下会导致有用信号被干扰淹没。虽然旁瓣对消系统很好地降低了干噪比，但信干比和信噪比的提高不理想，没有很好的达到旁瓣对消的效果，因此旁瓣对消系统放置在接收机前端最能发挥其作用。但接收机前端的信号频率一般比较高，在高速率的情况下实现数字式对消是很困难的，因此可以采用模数结合的对消方法，即干扰对消采用模拟端处理，最优权值计算采用数字端实现。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术存在的问题，提出一种直接在模拟射频或中频进行干扰抑制，并连续不断地输出干扰抑制之后的信号，以用于后续处理的模数结合的闭环旁瓣对消方法及系统。 

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：模数结合的闭环旁瓣对消方法，其特征在于，包括以下步骤： 

a.将模拟端辅助通道信号分为两路，一路转换后输出到数字端，数字端接收到输入的信号后，根据接收到的信号值与期望信号计算旁瓣对消的权值的增量，并与原来的旁瓣对消的权值进行迭加，根据迭加后的权值反馈调节幅相加权模块，另一路信号输入到幅相加权模块进行处理后输出到模拟端主通道； 

b.模拟端主通道中信号与幅相加权模块输出的模拟端辅助通道信号进行合成，合成后的信号经耦合器分为两路，一路转换后输出到数字端，数字端接收到主通道输入的信号后，将该信号作为下一次计算旁瓣对消权值的期望信号替换步骤a中的期望信号，另一路信号作为模拟端的输出信号，重复步骤a。 

具体的，所述幅相加权模块由移相器和衰减器组成，用于对信号幅度和相位进行调整，其可处于信号处理的射频段或中频段，输出信号可以是主通道信号干扰对消后的射频信号，也可以是降频处理后的中频信号。 

具体的，所述根据接收到的信号值与期望信号计算旁瓣对消的权值的增量的方法为： 

假设辅助通道输出到数字端的信号向量为x(n)，期望信号为d_i(n)，权值增量为Δw_i，主通道输入数字端的剩余信号为e_i(t)，作为下一次权值计算的期望信号d_i(n)，则采用旁瓣对消方法： 

令：R=E{x(n)x(n)^H}； 

p_i=E{x(n)d_i(n)^*}； 

则旁瓣对消方法计算权值增量Δw_i就是求解维纳-霍夫方程： 

R·Δw_i=p_i； 

在数字端可用直接矩阵求逆算法、LMS迭代算法和RLS算法中的一种或多种实现Δw_i的计算。