CN109120288B - 射频自适应干扰对消装置及其调试方法 - Google Patents

射频自适应干扰对消装置及其调试方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种射频自适应干扰对消装置，包括矢量调制电路、反馈控制电路和合成与反馈电路，定向耦合器A的输出端与矢量调制器的输入端电连接，定向耦合器A向矢量调制器输送参考信号，矢量调制器的输出端与反馈电路的输入端电连接，反馈电路的输出端与反馈控制电路的输入端电连接，矢量调制器与反馈控制器电连接，发射机的输出端与定向耦合器A的输入端电连接，反馈电路的输出端与接收机的输入端电连接。本发明的目的就是针对现有技术的缺陷，提供一种射频干扰对消装置及其调试方法，以实现射频对消装置中的乘法器零漂精确抑制和延时准确匹配。

Description

射频自适应干扰对消装置及其调试方法
技术领域
本发明属于电路设计与设备级电磁兼容技术领域，具体涉及一种射频干扰对消装置及其调试方法。
背景技术
在天线密集场合，当多部大功率发射设备与高灵敏度接收设备同时工作时，会产生共址辐射干扰。传统的电磁干扰控制策略属于被动干扰抑制方法，主要通过传输通道抑制、空间分隔、频率划分、时间分隔等方法避开电磁干扰。解决上述共址辐射干扰的传统方法主要包括拉大天线间距及分频分时等管理控制措施。在空间受限的情况下，拉大天线距离作用有限；而分频分时等控制措施则影响实际使用，易造成信号漏报漏收。
射频自适应辐射干扰对消技术是解决上述共址辐射干扰问题的有效技术途径。如图1所述，在发射机输出端提取干扰信号样本(称为“参考信号”)，通过射频干扰对消装置自适应调整参考幅度和相位，使其与接收天线收到的干扰信号等幅反向，在天线输出端口与干扰信号合成从而消除干扰信号。
对消装置的反馈控制电路基于自适应滤波的原理，通过计算参考信号和反馈信号的相关性来实现矢量调制器控制权值的调整与跟踪。对于射频干扰对消装置，设计用于在射频域实现干扰对消。对于接收机工作频率较宽的情况，如超短波电台的工作频段可覆盖数百兆赫兹，通常采用模拟电路来实现反馈控制电路。如中国专利“用于自适应干扰对消装置的自适应控制电路及控制方法(申请号：201710851619.7)”、“超短波干扰对消装置(申请号：201010198092.0)”、“一种自适应干扰对消装置及其调试方法(申请号：201110223502.7)”中的反馈控制电路均采用模拟电路实现。
采用模拟电路来实现反馈控制电路时，由于模拟器件自身的非理想特性和电路结构本身的特点，会导致参考信号与反馈信号的相关性计算出现误差。如乘法器零漂会在计算所得的相关值上叠加一个直流分量，当信号弱相关时，模拟乘法器零漂会影响相关性的提取精度，甚至造成矢量调制器饱和。中国专利“一种高精度的模拟乘法器零漂补偿电路及其参数提取方法(申请号：201110376603.8)”公开了一种高精度的模拟乘法器零漂补偿电路，用于补偿零漂对模拟乘法器的影响，该方法主要是针对模拟乘法器本身。但模拟乘法器应用于射频自适应干扰对消装置时，其处于自适应控制电路回路中。输入乘法器的包括射频放大模块(如图1)的噪声，还可能有外部环境中的电磁干扰经天线或射频电路耦合、放大并进入乘法器输入端的射频信号；上述信号经乘法器相乘，还要经过后续低通滤波和直流放大电路处理，从而导致实际乘法器零票调试或抑制时，往往出现抑制效果不稳定或不准确的问题，目前尚未见有针对处理该问题的中国专利。
另一方面，为准确提取参考信号与反馈信号的相关性，还要求参考信号中用于相关计算的分量与反馈信号中的干扰信号在时间上要同步，即图1中的信号路径A-B和A-C延时要一致。因此，需要在自适应控制电路中引入延时电路进行延时匹配。常规的做法是采用矢量网络分析仪分别测试如图A-B和A-C所示信号路径的群时延，并进行延时调整即可。但实际上在进行测试时，由于阻抗失配、回路串扰等问题，导致延时匹配的结果出现较大的误差，特别是在超短波频段(如300MHz)以上时，该问题将更加明显。以回路串扰为例，采用矢量网络分析仪进行A-B和A-C路参数进行S参数测试时，经正交(90°)路电调衰减器过来的信号会造成A-C路S参数测量驻波比变化，影响测量准确性。为精确测量上述S参数，需要合理的调试方法解决上述问题的影响。中国专利“一种自适应干扰对消装置及其调试方法(申请号：201110223502.7)”提及了一种调试方法，但该调试方法是用于搜索两路对消权值，并不涉及到延时匹配测量精度的问题。
发明内容
本发明的目的就是针对现有技术的缺陷，提供一种射频干扰对消装置及其调试方法，以实现射频对消装置中的乘法器零漂精确抑制和延时准确匹配。
本发明提供了一种射频自适应干扰对消装置，其特征在于包括定向耦合器A、矢量调制电路、反馈控制电路和合成与反馈电路，定向耦合器A的耦合输出端与矢量调制器的输入端电连接，定向耦合器A向矢量调制器输送参考信号，定向耦合器A的直通输出端与发射天线相连；矢量调制器的输出端与合成与反馈电路的一输入端电连接，矢量调制器的正交路耦合输出端与反馈控制电路的正交路参考信号输入端连接，矢量调制器的同相路耦合输出端与反馈控制电路的同相路参考信号输入端连接，矢量调制器的同相路权值输入端与反馈控制电路的同相路权值输出端连接，矢量调制器的正交路权值输入端与反馈控制电路的正交路权值输出端连接；合成与反馈电路的另一输入端与接收天线连接，合成与反馈电路的直通输出端与接收机射频前端相连，合成与反馈电路的耦合输出端与反馈控制电路的误差输入端连接。
所述矢量调制器包括正交功分器，定向耦合器A的输出端与正交功分器的输入端电连接，正交功分器的输出端分别与正交路定向耦合器和同相路定向耦合器的输入端电连接，同相路定向耦合器和正交路定向耦合器的直通输出端分别经同相路电调衰减器和正交路电调衰减器与合成器A的两路输入端电连接，合成器A的输出端与反馈与合成电路的输入端电连接；正交路定向耦合器的耦合输出端与反馈控制电路的正交路权值端电连接，同相路定向耦合器的耦合输出端与反馈控制电路的同相路权值端电连接。
所述反馈控制电路包括功分器，功分器的输入端经射频放大器与反馈电路的输出端电连接，功分器的输出端分别与同相路乘法器和正交路乘法器的输入端电连接；同相路定向耦合器的输出端经同相路延迟电路和同相路射频放大器与同相路乘法器的输入端电连接，正交路定向耦合器的输出端经正交路延迟电路和正交路射频放大器与正交路乘法器的输入端电连接；同相路乘法器的输出端经同相路低通滤波器与同相路电调衰减器的同相路权值输入端电连接，正交路乘法器的输出端经同相路低通滤波器与正交路电调衰减器的正交路权值输入端电连接。
所述合成与反馈电路包括合成器B和定向耦合器D；合成器B的输入端与合成器A的输出端电连接，定向耦合器D的输入与合成器B的输出端电连接，定向耦合器D的输出端与射频放大器和接收机的输入端电连接。
一种的射频自适应干扰对消装置的权值偏移量调试方法，包括以下步骤：
(1)将射频干扰对消装置反馈控制电路中的各射频端口，包括同相路参考取样信号输入端、正交路参考取样信号输入端和反馈信号输入端和对消信号输出端接匹配负载并屏蔽；
(2)在屏蔽室、暗室环境下或采用屏蔽罩将反馈控制电路与外部电磁干扰隔离；
(3)将反馈控制电路内部射频放大器A和B进行隔离，避免内部射频放大器之间的耦合干扰；
(4)在同相路乘法器调零端施加补偿电压，并在同相路权值输出端监测同相路权值偏移量；调试上述补偿电压值，直到完成同相路权值偏移量调试；
(5)在正交路乘法器调零端施加补偿电压，并在同相路权值输出端监测正交路权值偏移量；调试上述补偿电压值，直到完成正交路权值的偏移量调试。
一种射频自适应干扰对消装置的延时匹配电路调试方法，包括以下步骤：
S1.将对消装置的干扰输入端接匹配负载并屏蔽，避免从接收天线进入的外部电磁干扰的影响，同时通过阻抗匹配降低反馈路径S参数测试时的端口驻波比；
S2.将对消装置的对消输出端接入匹配负载并屏蔽，降低反馈路径S参数测试时的端口驻波比；其中反馈路径指参考信号进入矢量调制器，经合成与反馈模块，进入反馈控制电路到达乘法器输入端的路径；
S3.将矢量调制电路中正交功分器的正交输出端口接匹配负载，将矢量调制电路中的合成器A正交路输入端接匹配负载，以排除正交路电调衰减器中射频信号的影响；
S4.将矢量调制器同相路权值设置为固定电压，保持同相路电调衰减器幅度和移相特性稳定；
S5.在同相路乘法器两路输入端设置射频测试端口B1和C1，将矢量调制电路的输入端A与上述B1、C1端口分别接入矢量网络分析仪的3个端口，测量A-B1和A-C1路径的延时；
S6.调整同相路延时电路，完成同相路延时匹配；
S7.将矢量调制电路中同相功分器的同相输出端口接匹配负载，将矢量调制电路中的合成器A同相路输入端接匹配负载，以排除同相路电调衰减器中射频信号的影响；
S8.将矢量调制器正交路权值设置为固定电压，保持同相路电调衰减器幅度和移相特性稳定；
S9.在正交路乘法器两路输入端设置射频测试端口B2和C2，将矢量调制电路的输入端A与上述B2、C2端口分别接入矢量网络分析仪的3个端口，测量A-B2和A-C2路径的延时；
S10.调整正交路延时电路，完成正交路延时匹配。
本发明考虑并消除了调试环境中的电磁干扰对乘法器零漂调试的影响。同时本发明考虑并消除了反馈控制电路中射频电路、低通滤波电路和直流放大电路等高低频电路可能造成的权值偏移量。本发明避免了对消装置干扰输入端、对消输出端等射频端口不匹配造成群时延测量不准确的问题。本发明通过将同相路和正交路电调衰减器从矢量制器分立、阻抗匹配等措施，可以降低矢量网络分析仪测量驻波比，提高延时匹配调试精度。
附图说明
图1为本发明结构框图；
图2为本发明实施例权值偏移量电路调试流程图；
图3为本发明实施例时延匹配电路调试流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明，便于清楚地了解本发明，但它们不对本发明构成限定。
本发明所述射频自适应干扰对消装置如图1所示，包括但不限于矢量调制电路1、反馈控制电路2和合成与反馈电路3；其中，矢量调制电路1包括但不限于：正交功分器11、正交路定向耦合器12、正交路电调衰减器14、同相路定向耦合器13、同相路电调衰减器15和合成器A16，用于实现参考信号的幅相调整；定向耦合器A的输出端与正交功分器的输入端电连接，正交功分器的输出端分别与正交路定向耦合器与同相路定向耦合器13的输入端电连接，同相路定向耦合器13和正交路定向耦合器12的输出端分别经同相路电调衰减器15和正交路电调衰减器14与合成器A的输入端电连接，合成器A的输出端与反馈电路的输入端电连接；正交路定向耦合器12、同相路定向耦合器13和正交路电调衰减器14的输出端分别与反馈控制电路电连接，同相路电调衰减器15的输入端与反馈控制电路电连接。
反馈控制电路包括但不限于：同相路延时电路201、同相路射频放大器203、同相路乘法器205、同相路低通滤波器207、正交路延时电路202、正交路射频放大器204、正交路乘法器206和正交路低通滤波器208，同相路射频放大器209、功分器210，用于自适应生成干扰对消权值；合成与反馈模块3包括但不限于：合成器B、定向耦合器B，用于合成干扰与对消信号，并提取反馈信号。模拟电路调试需要完成同相路权值偏移量调试、正交路权值偏移量调试、同相路延时匹配调试和正交路延时匹配调试。
其中所述反馈控制电路包括功分器210，功分器210的输入端经射频放大器209与反馈电路的输出端电连接，功分器210的输出端分别与同相路乘法器205和正交路乘法器206的输入端电连接；同相路定向耦合器13的输出端经同相路延迟电路201和同相路射频放大器203与同相路乘法器205的输入端电连接，正交路定向耦合器12的输出端经正交路延迟电路13和正交路射频放大器204与正交路乘法器206的输入端电连接；同相路乘法器205的输出端经同相路低通滤波器207与同相路电调衰减器15的输入端电连接，正交路低通滤波器208的输入端分别与正交路电调衰减器14和正交路乘法器206的输出端电连接。
所述反馈电路包括合成器B31和定向耦合器B32；合成器B31的输入端与合成器A16的输出端电连接，定向耦合器B的输入与合成器B的输出端电连接，定向耦合器D的输出端与射频放大器209和接收机的输入端电连接
本发明提供的一种射频自适应干扰对消装置模拟电路调试方法包括权值偏移量调试方法和延时匹配调试方法，上述两项调试对象不同，调试时不分先后顺序。其中
本发明权值偏移量部分电路调试方法如图2所示，包括以下步骤：
(1)将反馈控制电路2中的各射频端口，如同相路参考取样信号输入端(图1中即同相路延时电路201输入端)、正交路参考取样信号输入端(图1中即正交路延时电路202输入端)和反馈信号输入端(图1中即同相路射频放大器209输入端)和对消信号输出端(图1中即定向耦合器B32直通输出端)接匹配负载并屏蔽；
(2)在屏蔽室、暗室环境下或采用屏蔽罩将反馈控制电路2与外部电磁干扰隔离；
(3)将反馈控制电路内部各射频放大模块进行隔离，避免内部射频放大器之间的耦合干扰；
(4)在同相路乘法器205调零端注入补偿电压，并在同相路权值输出端(图1中即同相路低通滤波器207输出端)监测同相路权值偏移量；调试上述补偿电压值，直到完成同相路权值偏移量调试；
(5)在正交路乘法器206调零端注入补偿电压，并在正交路权值输出端(图1中即正交路低通滤波器208输出端)监测正交路权值偏移量；调试上述补偿电压值，直到完成正交路权值偏移量调试。
其中，补偿电压注入电路可采用中国专利“一种高精度的模拟乘法器零漂补偿电路及其参数提取方法(申请号：201110376603.8)”中的零漂补偿电路。
本发明延时匹配电路调试方法如图3所示，包括以下步骤：
(1)将对消装置的干扰输入端(图1中即合成器B31输入端)接匹配负载并屏蔽，避免从接收天线进入的外部电磁干扰的影响，同时通过阻抗匹配降低反馈路径(图1中即A-C路径)S参数测试时的端口驻波比；
(2)将对消装置的对消信号输出端接入匹配负载并屏蔽，降低反馈路径(图1中即A-C路径)S参数测试时的端口驻波比；
(3)将矢量调整电路1中正交功分器11的正交输出端口接匹配负载，将合成器A16正交路输入端接匹配负载，以排除正交路电调衰减器14中射频信号的影响；
(4)将矢量调制器同相路权值设置为固定电压，保持同相路电调衰减器15幅度和移相特性稳定；
(5)在同相路乘法器205两路输入端设置射频测试端口B和C，将矢量调制电路1的输入端A与上述B1、C1端口分别接入矢量网络分析仪的3个端口，测量A-B1和A-C1路径的延时；
(6)调整同相路延时电路，完成同相路延时匹配；
(7)将矢量调整电路1中正交功分器11的正交输出端口接匹配负载，将合成器A16同相路输入端接匹配负载，以排除同相路路电调衰减器15中射频信号的影响；
(8)将矢量调制器正交路权值设置为固定电压，保证正交路电调衰减器14幅度和移相特性稳定；
(9)在正交路乘法器206两路输入端设置射频测试端口B2和C2，将矢量调制电路1的输入端A与上述B2、C2端口分别接入矢量网络分析仪的3个端口，测量A-B2和A-C2路径的延时；
(10)调整正交路延时电路，完成同相路延时匹配。

Claims (4)

1.一种射频自适应干扰对消装置，其特征在于包括定向耦合器A、矢量调制电路、反馈控制电路和合成与反馈电路，定向耦合器A的耦合输出端与矢量调制器的输入端电连接，定向耦合器A向矢量调制器输送参考信号，定向耦合器A的直通输出端与发射天线相连；矢量调制器的输出端与合成与反馈电路的一输入端电连接，矢量调制器的正交耦合输出端与反馈控制电路的正交参考信号输入端连接，矢量调制器的同相耦合输出端与反馈控制电路的同相参考信号输入端连接，矢量调制器的同相权值输入端与反馈控制电路的同相权值输出端连接，矢量调制器的正交权值输入端与反馈控制电路的正交权值输出端连接；合成与反馈电路的另一输入端与接收天线连接，合成与反馈电路的直通输出端与接收机射频前端相连，合成与反馈电路的耦合输出端与反馈控制电路的误差输入端连接；
矢量调制器包括正交功分器，定向耦合器A的输出端与正交功分器的输入端电连接，正交功分器的输出端分别与正交路定向耦合器和同相路定向耦合器的输入端电连接，同相路定向耦合器和正交路定向耦合器的直通输出端分别经同相路电调衰减器和正交路电调衰减器与合成器A的两路输入端电连接，合成器A的输出端与反馈与合成电路的输入端电连接；正交路定向耦合器的耦合输出端与反馈控制电路的正交路权值端电连接，同相路定向耦合器的耦合输出端与反馈控制电路的同相路权值端电连接；
所述反馈控制电路包括功分器，功分器的输入端经射频放大器与反馈电路的输出端电连接，功分器的输出端分别与同相路乘法器和正交路乘法器的输入端电连接；同相路定向耦合器的输出端经同相路延迟电路和同相路射频放大器与同相路乘法器的输入端电连接，正交路定向耦合器的输出端经正交路延迟电路和正交路射频放大器与正交路乘法器的输入端电连接；同相路乘法器的输出端经同相路低通滤波器与同相路电调衰减器的同相路权值输入端电连接，正交路乘法器的输出端经同相路低通滤波器与正交路电调衰减器的正交路权值输入端电连接。
2.根据权利要求1所述的射频自适应干扰对消装置，其特征在于合成与反馈电路包括合成器B和定向耦合器D；合成器B的输入端与合成器A的输出端电连接，定向耦合器D的输入与合成器B的输出端电连接，定向耦合器D的输出端与射频放大器和接收机的输入端电连接。
3.根据权利要求1所述的射频自适应干扰对消装置的权值偏移量调试方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)将反馈控制电路的各射频端口，包括同相路参考信号输入端、正交路参考信号输入端和误差输入端接匹配负载；
(2)在屏蔽室、暗室环境下或采用屏蔽罩将反馈控制电路与外部电磁干扰隔离；
(3)将反馈控制电路内部射频放大器A和B进行隔离，避免内部射频放大器之间的耦合干扰；
(4)在同相路乘法器调零端施加补偿电压，并在同相路权值输出端监测同相路权值偏移量；调试上述补偿电压值，直到完成同相路权值偏移量调试；
(5)在正交路乘法器调零端施加补偿电压，并在同相路权值输出端监测正交路权值偏移量；调试上述补偿电压值，直到完成正交路权值的偏移量调试。
4.根据权利要求1所述的射频自适应干扰对消装置的延时匹配电路调试方法，其特征在于包括以下步骤：
S1.将对消装置的干扰输入端接匹配负载并屏蔽，避免从接收天线进入的外部电磁干扰的影响，同时通过阻抗匹配降低反馈路径S参数测试时的端口驻波比；
S2.将对消装置的对消输出端接入匹配负载并屏蔽，降低反馈路径S参数测试时的端口驻波比；其中反馈路径指参考信号进入矢量调制器，经合成与反馈模块，进入反馈控制电路到达乘法器输入端的路径；
S3.将矢量调制电路中正交功分器的正交输出端口接匹配负载，将矢量调制电路中的合成器A正交路输入端接匹配负载，以排除正交路电调衰减器中射频信号的影响；
S4.将矢量调制器同相路权值设置为固定电压；
S5.在同相路乘法器两路输入端设置射频测试端口B1和C1，将矢量调制电路的输入端A与上述B1、C1端口分别接入矢量网络分析仪的3个端口，测量A-B1和A-C1路径的延时；
S6.调整同相路延时电路，完成同相路延时匹配；
S7.将矢量调制电路中同相功分器的同相输出端口接匹配负载，将矢量调制电路中的合成器A同相路输入端接匹配负载，以排除同相路电调衰减器中射频信号的影响；
S8.将矢量调制器正交路权值设置为固定电压；
S9.在正交路乘法器两路输入端设置射频测试端口B2和C2，将矢量调制电路的输入端A与上述B2、C2端口分别接入矢量网络分析仪的3个端口，测量A-B2和A-C2路径的延时；
S10.调整正交路延时电路，完成正交路延时匹配。
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