CN107517068B - 一种同时消除两个干扰的共址干扰抑制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种同时消除两个干扰的共址干扰抑制系统及方法，所述共址干扰抑制系统包括可调延迟与合并系统和自适应共址干扰抑制系统，所述可调延迟与合并系统包括耦合器一、耦合器二、可调延迟器和合成器一；所述自适应共址干扰抑制系统包括正交功分器、电控衰减器一、电控衰减器二、相关器一、相关器二、合成器二和耦合器三。本发明系统可以由一套自适应共址干扰抑制系统实现双干扰源干扰的有效消除，并保证收发系统正常工作，还具有可以减小共址干扰消除装置的体积、重量和成本的优点。

Description

一种同时消除两个干扰的共址干扰抑制系统及方法

技术领域

本发明涉及通信技术领域，具体涉及一种同时消除两个干扰的共址干扰抑制系统及方法。

背景技术

在空间有限的集中通信平台上往往安装有大量的通信系统，相互间的干扰问题日益突出。当大功率发射系统工作时，会通过空间耦合的方式干扰同时工作的接收系统，导致接收系统减敏而无法正常工作，甚至阻塞而损坏。传统的空间隔离方法所能实现的隔离度有限，难以满足消除相互干扰的要求。

自适应干扰消除技术的应用为解决这种共址强耦合干扰问题提供了一种十分有效的解决方法。传统的自适应干扰消除系统只能针对一个干扰源进行抑制，当存在多个干扰源时必须为受扰接收系统配置相应个数的自适应干扰消除系统，这将增加干扰消除装置的体积、重量和成本。

发明内容

本发明的目的是：针对现有单个自适应干扰消除系统只能处理一个干扰源的不足，本发明提出一种能同时处理与接收系统等距布置的两个干扰源的自适应干扰消除系统及方法，能够简化多干扰源时干扰消除系统的实现，减小装置的体积、重量和成本。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种同时消除两个干扰的共址干扰抑制系统，其特征在于，包括可调延迟与合并系统和自适应共址干扰抑制系统；所述可调延迟与合并系统包括耦合器一、耦合器二、可调延迟器和合成器一；所述自适应共址干扰抑制系统包括正交功分器、电控衰减器一、电控衰减器二、相关器一、相关器二、合成器二和耦合器三；其中：

所述耦合器一，提取发射系统一的发射信号作为共址干扰抑制系统的参考信号用以实现接收干扰信号的消除；

所述耦合器二，提取发射系统二的发射信号作为可调延迟器的输入信号，并作为共址干扰抑制系统的参考信号用以实现接收干扰信号的消除；

所述可调延迟器，用于对耦合器二提取的发射信号进行时延控制，以匹配两路干扰接收信号与相应的干扰参考信号的时延相位；

所述合成器一，用于完成发射系统一的干扰提取信号和经过可调延迟器的发射系统二的干扰提取信号的合并，作为自适应共址干扰抑制系统的参考信号；

所述正交功分器，将经过合成器一的双干扰源提取信号90度移相为两正交参考信号，并把两正交参考信号送入电控衰减器一、二和相关器一、二，用于对参考信号的幅值调整和与抵消剩余信号的相关运算处理；

所述电控衰减器一和电控衰减器二，采用相同的电控衰减器，用于调整正交功分器输出的两路参考信号的幅值，并将其送入合成器二，用于和接收系统接收的干扰信号进行抵消；

所述相关器一和相关器二，用于实现经过正交功分器的两路参考信号和干扰抵消剩余信号的相关运算，并由运算结果控制电控衰减器一、二实现对两路参考信号幅值大小和正负的调整；

所述合成器二，用于实现电控衰减器一、二两路输出信号的合并，并送入耦合器三用于抵消接收系统接收干扰信号；

所述耦合器三，将合成器二输出的干扰重构信号注入接收系统，实现与接收系统接收干扰信号的抵消，提取抵消后的剩余信号送入相关器一和相关器二，实现相关值运算。

进一步地，所述可调延迟器采用电缆可调延迟器或光纤可调延迟器。

进一步地，所述电控衰减器采用可调步进衰减器或双极性电可调衰减器。

进一步地，所述相关器由模拟乘法器和积分器构成。

进一步地，所述模拟乘法器的两个输入分别与正交功分器输出和耦合器三输出相联，模拟乘法器输出与积分器输入相联；模拟乘法器实现干扰提取信号与接收干扰抵消剩余信号的乘法运算。

进一步地，所述积分器输入与模拟乘法器输出相联，输出与电控衰减器一、二相联；积分器用于滤除模拟乘法器运算输出的交流信号，保留相关值。

一种同时消除两个干扰的共址干扰抑制方法，采用如上所述的共址干扰抑制系统，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

第一步，由耦合器一和耦合器二分别从干扰源一和干扰源二获取小部分发射信号，并送入可调延迟与合并环节；

第二步，可调延迟与合并环节的可调延迟器实现两路干扰提取信号的时延匹配，可调延迟与合并环节的合成器一将两路干扰提取信号合并输出，并送入自适应共址干扰抑制环节；

第三步，正交功分器对合成器一输出的发射提取信号90度移相，输出为两路正交参考信号，并分别送入电控衰减器一、相关器一和电控衰减器二、相关器二：

第四步，电控衰减器一和电控衰减器二对两路输入参考信号进行幅值调整后，由合成器二实现两路信号的合成，再由耦合器三注入接收系统实现与接收的两个干扰信号的抵消；

第五步，抵消后的剩余信号由耦合器三提取并送入相关器一和相关器二，并与来自正交功分器的两路参考信号进行相关值运算；

第六步，由相关器的相关值运算结果控制电控衰减器一和电控衰减器二的衰减量大小和正负，实现对其输入参考信号的幅相调整。

进一步地，系统构成一个带单路时延匹配的自适应共址双干扰抑制系统，通过可调延迟器的调整，实现两路干扰提取信号对两个接收干扰信号的时延相位匹配，使两个不同频率干扰源提取参考信号所需调整的相位同步，再通过电控衰减器对输入参考信号的幅值调整，得到与接收系统两个接收干扰信号等幅反相的信号，从而实现干扰的抵消。

进一步地，所述方法的具体实现原理可以表述如下：

假设接收系统接收到的两个干扰信号为

其中，i表示第i个干扰信号；U_i是第i个干扰信号的幅值；ω_i为第i个干扰信号角频率；θ_i是第i个干扰信号初相位；

由耦合器二提取的发射信号经过可调延迟器与由耦合器一提取的发射信号，经过合成器一和正交功分器输出的两路参考信号为

其中，r₁和r₂分别为两个参考信号的幅值；α₁和α₂分别是两个参考信号的初相位；β是第二个干扰提取信号经过可调延迟器的延迟调整相位；

上述参考信号加权合成输出可表示为

C(t)＝W₁R₁(t)+W₂R₂(t) (3)

其中W₁和W₂分别表示加权值即电控衰减器的调整量；

经过耦合器三的输出剩余干扰信号为

当自适应共址干扰抑制系统在积分控制下收敛到稳态后，可得两个干扰信号的干扰抵消比分别为

由式(5)和(6)可知，当可调延迟器的延迟相位为

β＝(θ₂-α₂)-(θ₁-α₁)＝(ω₂-ω₁)Δt (7)

两个干扰信号的干扰抵消比为无穷大，即由一个自适应共址干扰抑制系统实现了两个干扰的完全抵消；式(7)中的Δt为接收干扰信号相对于干扰参考信号的传输延迟时间。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明中耦合器一和耦合器二实现双干扰源发射信号的提取；可调延迟器用于匹配两个干扰接收信号与相应的干扰提取信号间的时延相位；合成器一用于将两个干扰提取信号合并为一路干扰提取信号；正交功分器实现干扰提取信号的正交；电控衰减器实现干扰提取信号的四象限幅相调整；模拟乘法器和积分器构成相关器，用于获取两路正交干扰提取信号与抵消剩余干扰信号的相关值；合成器二用于将经幅值调整的两路正交干扰提取信号合并为一路干扰重构信号；耦合器三用于干扰重构信号与接收干扰信号的抵消，并提取抵消剩余信号用于相关值运算。以上方案可由一个自适应共址干扰抑制系统，同时消除两个干扰源干扰，并保证收发系统正常工作。本发明系统可用以由一套自适应共址干扰抑制系统实现双干扰源干扰的有效消除，并可减小共址干扰消除装置的体积、重量和成本。

附图说明

图1为本发明的实例原理示意图。

图2为本发明的实例示意图。

具体实施方式

为了便于本领域普通技术人员理解和实施本发明，下面结合实施例对本发明作进一步的详细描述，应当理解，此处所描述的实施示例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，共址集中通信平台中有两个与接收系统等距的发射系统，当发射系统与接收系统同时工作时，由于发射系统功率远大于接收系统接收的有用信号功率，往往导致接收系统由于被干扰而无法正常工作，甚至损坏。为了解决该共址强耦合干扰问题，可以从发射系统耦合少量干扰信号作为参考信号，经过自适应共址干扰抑制系统重构接收系统接收到的干扰信号，并注入接收系统，从而将接收干扰信号抵消。传统的干扰消除方法需要为每个干扰源配置一套干扰抑制系统，当对一路干扰采用合适的延迟后，可以由一套干扰抑制系统同时消除两个干扰，能有效降低干扰消除系统的体积、重量和成本。本发明的自适应共址双干扰抑制系统包括可调延迟与合成环节和自适应共址干扰抑制环节两部分。自适应共址干扰抑制环节用于产生接收系统接收干扰信号等幅反相的信号。可调延迟与合成环节用于匹配两个接收干扰信号与两个干提取信号间的延迟相位，并合并成一路干扰提取信号，从而实现一套自适应共址干扰抑制系统能同时消除两个干扰。

如图2所示，同时消除两个干扰的共址干扰抑制系统，包括耦合器1和耦合器2、可调延迟器、合成器1，和自适应共址干扰抑制系统。

耦合器1和耦合器2分别与发射系统1和发射系统2相联，耦合器2输出端与可调延迟器相联，耦合器1输出端与合成器1相联。耦合器1、2从发射系统提取发射信号，通过可调延迟器和合成器1送入自适应共址干扰抑制系统，用以产生与接收系统接收的干扰信号等幅反相的重构信号，并通过耦合器3注入接收系统，实现接收干扰信号的抵消。

可调延迟器输入与耦合器2相联，输出与合成器1相联。可调延迟器对耦合器2提取的发射信号进行时延调整，使两路接收干扰信号与相应的干扰提取信号时延相位匹配。可调延迟器可选用电缆可调延迟器或光纤可调延迟器。电缆可调延迟器的精度可达ns级，光纤可调延迟器的精度可达ps级。

合成器1的输入分别与可调延迟器和耦合器1相联，输出与自适应共址干扰抑制系统相联。合成器1实现两个干扰提取信号的合并，形成一路干扰提取信号作为自适应共址干扰抑制系统的参考信号。

自适应共址干扰抑制系统包括：正交功分器、电控衰减器1和电控衰减器2、相关器1和相关器2、合成器2和耦合器3。

正交功分器的输入与合成器1相联，将合并后的干扰提取信号正交化，形成两路正交输出信号，该两路正交输出信号分别与电控衰减器1和相关器1以及电控衰减器2和相关器2相联。

电控衰减器1和电控衰减器2的输入与正交功分器输出相联，输出与合成器2相联。电控衰减器实现对两路正交干扰提取信号的幅值调整，调整大小由相关器输出控制。电控衰减器在精度要求较高时可选用双极性电可调衰减器，在大功率应用而精度要求不高时也可以选择步进衰减器。

相关器1和相关器2的输入分别与正交功分器输出和耦合器3输出相联，其输出与电控衰减器1和电控衰减器2相联。相关器实现正交功分器输出的干扰提取信号和干扰抵消剩余信号间的相关运算，并输出相关值控制电控衰减器对其输入信号衰减量的大小。相关器可由模拟乘法器、积分器和射随器构成。

模拟乘法器的两个输入分别与正交功分器输出和耦合器3输出相联，输出与积分器输入相联。模拟乘法器实现干扰提取信号与接收干扰抵消剩余信号的乘法运算。由于干扰提取信号与干扰抵消剩余信号的频率相同，乘法运算后将产生直流量和交流量，其中交流量是要设法滤除的，而直流量是要设法保留的相关值。模拟乘法器可选用MC1954L、AD834等芯片。

积分器输入与模拟乘法器输出相联，输出与电控衰减器相联。积分器用于滤除乘法器运算输出的交流信号，保留相关值。积分器可选用OP77等芯片。

合成器2输入与电控衰减器1和电控衰减器2输出相联，输出与耦合器3相联。合成器2实现电控衰减器输出信号的合成，重构接收干扰信号，用于抵消接收系统接收干扰信号。

耦合器3输入端与合成器2相联，输出与接收系统和相关器相联。耦合器3实现干扰重构信号与接收干扰信号的抵消，并将抵消剩余信号送入相关器1和相关器2，用于计算相关值以控制电控衰减器。

一种同时消除两个干扰的共址干扰抑制方法，该方法的具体步骤如下：

第一步，由耦合器1和耦合器2分别从干扰源1和干扰源2获取小部分发射信号，并送入可调延迟与合并环节。

第二步，可调延迟与合并环节的可调延迟器实现两路干扰提取信号的时延匹配，可调延迟与合并环节的合成器将两路干扰提取信号合并输出，并送入自适应共址干扰抑制环节。

第三步，正交功分器对合成器1输出的发射提取信号90度移相，输出为两路正交参考信号，并分别送入电控衰减器1、相关器1和电控衰减器2、相关器2。

第四步，电控衰减器1和电控衰减器2对两路输入参考信号进行幅值调整后，由合成器2实现两路信号的合成，再由耦合器3注入接收系统实现与接收的两个干扰信号的抵消。

第五步，抵消后的剩余信号由耦合器3提取并送入相关器1和相关器2，并与来自正交功分器的两路参考信号进行相关值运算。

第六步，由相关器的相关值运算结果控制电控衰减器1和电控衰减器2的衰减量大小和正负，实现对其输入参考信号的幅相调整。

经过以上步骤系统构成一个带单路时延匹配的自适应共址双干扰抑制系统，通过可调延迟器的调整，实现两路干扰提取信号对两个接收干扰信号的时延相位匹配，使两个不同频率干扰源提取参考信号所需调整的相位同步，再通过电控衰减器对输入参考信号的幅值调整，得到与接收系统两个接收干扰信号等幅反相的信号，从而实现干扰的抵消。

本发明基本原理如下：

假设接收系统接收到的两个干扰信号为

其中，i表示第i个干扰信号；U_i是第i个干扰信号的幅值；ω_i为第i个干扰信号角频率；θ_i是第i个干扰信号初相位。

由耦合器2提取的发射信号2经过可调延迟器与由耦合器1提取的发射信号1，经过合成器1和正交功分器输出的两路参考信号为

其中，r₁和r₂分别为两个参考信号的幅值；α₁和α₂分别是两个参考信号的初相位；β是第2个干扰提取信号经过可调延迟器的延迟调整相位。

上述参考信号加权合成输出可表示为

C(t)＝W₁R₁(t)+W₂R₂(t) (3)

其中W₁和W₂分别表示加权值(电控衰减器的调整量)。经过耦合器3的输出剩余干扰信号为

当自适应共址干扰抑制系统在积分控制下收敛到稳态后，可得两个干扰信号的干扰抵消比分别为

由式(5)和(6)可知，当可调延迟器的延迟相位为

β＝(θ₂-α₂)-(θ₁-α₁)＝(ω₂-ω₁)Δt (7)

两个干扰信号的干扰抵消比为无穷大，即由一个自适应共址干扰抑制系统实现了两个干扰的完全抵消。式(7)中的Δt为接收干扰信号相对于干扰参考信号的传输延迟时间。

本发明的自适应共址双干扰抑制系统及方法，通过对一路干扰提取信号的延迟加以适当调节，可以采用一套干扰抑制系统同时消除两个干扰，可有效降低干扰消除装置的体积、重量和成本。

应当理解的是，本说明书未详细阐述的部分均属于现有技术。

应当理解的是，上述针对较佳实施例的描述较为详细，并不能因此而认为是对本发明专利保护范围的限制，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明权利要求所保护的范围情况下，还可以做出替换或变形，均落入本发明的保护范围之内，本发明的请求保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.一种同时消除两个干扰的共址干扰抑制系统，其特征在于，包括可调延迟与合并系统和自适应共址干扰抑制系统；所述可调延迟与合并系统包括耦合器一、耦合器二、可调延迟器和合成器一；所述自适应共址干扰抑制系统包括正交功分器、电控衰减器一、电控衰减器二、相关器一、相关器二、合成器二和耦合器三；其中：

所述耦合器一，提取发射系统一的发射信号作为共址干扰抑制系统的参考信号用以实现接收干扰信号的消除；

所述耦合器二，提取发射系统二的发射信号作为可调延迟器的输入信号，并作为共址干扰抑制系统的参考信号用以实现接收干扰信号的消除；

所述可调延迟器，用于对耦合器二提取的发射信号进行时延控制，以匹配两路干扰接收信号与相应的干扰参考信号的时延相位；

所述合成器一，用于完成发射系统一的干扰提取信号和经过可调延迟器的发射系统二的干扰提取信号的合并，作为自适应共址干扰抑制系统的参考信号；

所述正交功分器，将经过合成器一的双干扰源提取信号90度移相为两正交参考信号，并把两正交参考信号送入电控衰减器一、二和相关器一、二，用于对参考信号的幅值调整和与抵消剩余信号的相关运算处理；

所述电控衰减器一和电控衰减器二，采用相同的电控衰减器，用于调整正交功分器输出的两路参考信号的幅值，并将其送入合成器二，用于和接收系统接收的干扰信号进行抵消；

所述相关器一和相关器二，用于实现经过正交功分器的两路参考信号和干扰抵消剩余信号的相关运算，并由运算结果控制电控衰减器一、二实现对两路参考信号幅值大小和正负的调整；

所述合成器二，用于实现电控衰减器一、二两路输出信号的合并，并送入耦合器三用于抵消接收系统接收干扰信号；

所述耦合器三，将合成器二输出的干扰重构信号注入接收系统，实现与接收系统接收干扰信号的抵消，提取抵消后的剩余信号送入相关器一和相关器二，实现相关值运算；

系统构成一个带单路时延匹配的自适应共址双干扰抑制系统，通过可调延迟器的调整，实现两路干扰提取信号对两个接收干扰信号的时延相位匹配，使两个不同频率干扰源提取参考信号所需调整的相位同步，再通过电控衰减器对输入参考信号的幅值调整，得到与接收系统两个接收干扰信号等幅反相的信号，从而实现干扰的抵消；具体实现原理表述如下：

假设接收系统接收到的两个干扰信号为

其中，i表示第i个干扰信号；U_i是第i个干扰信号的幅值；ω_i为第i个干扰信号角频率；θ_i是第i个干扰信号初相位；

由耦合器二提取的发射信号经过可调延迟器与由耦合器一提取的发射信号，经过合成器一和正交功分器输出的两路参考信号为

其中，r₁和r₂分别为两个参考信号的幅值；α₁和α₂分别是两个参考信号的初相位；β是第二个干扰提取信号经过可调延迟器的延迟调整相位；

上述参考信号加权合成输出可表示为

C(t)＝W₁R₁(t)+W₂R₂(t) (3)

其中W₁和W₂分别表示加权值即电控衰减器的调整量；

经过耦合器三的输出剩余干扰信号为

当自适应共址干扰抑制系统在积分控制下收敛到稳态后，可得两个干扰信号的干扰抵消比分别为

由式(5)和(6)可知，当可调延迟器的延迟相位为

β＝(θ₂-α₂)-(θ₁-α₁)＝(ω₂-ω₁)△t (7)

两个干扰信号的干扰抵消比为无穷大，即由一个自适应共址干扰抑制系统实现了两个干扰的完全抵消；式(7)中的△t为接收干扰信号相对于干扰参考信号的传输延迟时间。

2.如权利要求1所述的一种同时消除两个干扰的共址干扰抑制系统，其特征在于，所述可调延迟器采用电缆可调延迟器或光纤可调延迟器。

3.如权利要求1所述的一种同时消除两个干扰的共址干扰抑制系统，其特征在于，所述电控衰减器采用可调步进衰减器或双极性电可调衰减器。

4.如权利要求1所述的一种同时消除两个干扰的共址干扰抑制系统，其特征在于，所述相关器由模拟乘法器和积分器构成。

5.如权利要求4所述的一种同时消除两个干扰的共址干扰抑制系统，其特征在于，所述模拟乘法器的两个输入分别与正交功分器输出和耦合器三输出相连 ，模拟乘法器输出与积分器输入相连 ；模拟乘法器实现干扰提取信号与接收干扰抵消剩余信号的乘法运算。

6.如权利要求4所述的一种同时消除两个干扰的共址干扰抑制系统，其特征在于，所述积分器输入与模拟乘法器输出相连 ，输出与电控衰减器一、二相连 ；积分器用于滤除模拟乘法器运算输出的交流信号，保留相关值。

7.一种同时消除两个干扰的共址干扰抑制方法，采用如权利要求1～6任一项所述的共址干扰抑制系统，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

第一步，由耦合器一和耦合器二分别从干扰源一和干扰源二获取小部分发射信号，并送入可调延迟与合并环节；

第二步，可调延迟与合并环节的可调延迟器实现两路干扰提取信号的时延匹配，可调延迟与合并环节的合成器一将两路干扰提取信号合并输出，并送入自适应共址干扰抑制环节；

第三步，正交功分器对合成器一输出的发射提取信号90度移相，输出为两路正交参考信号，并分别送入电控衰减器一、相关器一和电控衰减器二、相关器二；

第四步，电控衰减器一和电控衰减器二对两路输入参考信号进行幅值调整后，由合成器二实现两路信号的合成，再由耦合器三注入接收系统实现与接收的两个干扰信号的抵消；

第五步，抵消后的剩余信号由耦合器三提取并送入相关器一和相关器二，并与来自正交功分器的两路参考信号进行相关值运算；

第六步，由相关器的相关值运算结果控制电控衰减器一和电控衰减器二的衰减量大小和正负，实现对其输入参考信号的幅相调整；

系统构成一个带单路时延匹配的自适应共址双干扰抑制系统，通过可调延迟器的调整，实现两路干扰提取信号对两个接收干扰信号的时延相位匹配，使两个不同频率干扰源提取参考信号所需调整的相位同步，再通过电控衰减器对输入参考信号的幅值调整，得到与接收系统两个接收干扰信号等幅反相的信号，从而实现干扰的抵消；所述方法的具体实现原理表述如下：

假设接收系统接收到的两个干扰信号为

其中，i表示第i个干扰信号；U_i是第i个干扰信号的幅值；ω_i为第i个干扰信号角频率；θ_i是第i个干扰信号初相位；

由耦合器二提取的发射信号经过可调延迟器与由耦合器一提取的发射信号，经过合成器一和正交功分器输出的两路参考信号为

其中，r₁和r₂分别为两个参考信号的幅值；α₁和α₂分别是两个参考信号的初相位；β是第二个干扰提取信号经过可调延迟器的延迟调整相位；

上述参考信号加权合成输出可表示为

C(t)＝W₁R₁(t)+W₂R₂(t) (3)

其中W₁和W₂分别表示加权值即电控衰减器的调整量；

经过耦合器三的输出剩余干扰信号为

当自适应共址干扰抑制系统在积分控制下收敛到稳态后，可得两个干扰信号的干扰抵消比分别为

由式(5)和(6)可知，当可调延迟器的延迟相位为

β＝(θ₂-α₂)-(θ₁-α₁)＝(ω₂-ω₁)△t (7)

两个干扰信号的干扰抵消比为无穷大，即由一个自适应共址干扰抑制系统实现了两个干扰的完全抵消；式(7)中的△t为接收干扰信号相对于干扰参考信号的传输延迟时间。

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