CN117240382A - 一种主动抗饱和频谱感知接收系统及方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种主动抗饱和频谱感知接收系统及方法，所述系统包括：干扰提取支路，在模拟域进行干扰检测和重建，对外界强干扰经衰减后进行干扰检测，并控制矢量调制器以生成干扰重建信号；感知主路，在模拟域对外界电磁信号进行超外差接收，并执行射频干扰抵消，以将强干扰衰减至无失真动态范围以内；采样分析模块，在数字域对干扰提取支路的干扰信号进行采样分析，以及对感知主路的接收信号进行频谱分析，并通过误差反馈控制调整干扰重建信号。本发明用于面向非合作干扰信号的射频干扰抵消，可以动态快速感测干扰和生成干扰重建信号实现频谱接收的主动抗饱和，同时，通过射频干扰抵消效果评估，进一步提高射频干扰抵消的效率和精度。

Description

一种主动抗饱和频谱感知接收系统及方法

技术领域

本申请涉及频谱感知装备领域，更具体地，涉及一种主动抗饱和频谱感知接收系统及方法。

背景技术

电磁空间一体化装备的发射机和接收机在面临复杂的电磁环境时，存在不能同时同频工作的缺陷，半双工分时工作造成装备感知电磁环境的实时性不高，复杂电磁环境呈现出强对抗、大动态、高密度等特点，尤其是强弱信号同时共存的条件下，对电磁频谱感知设备的干扰信号抑制、弱信号接收等能力提出了更高要求。因此，对于频谱感知装备，需要具备自适应射频保护能力，确保在强弱信号同时共存的电磁环境中能够正常执行宽带频谱感知任务。

当前射频干扰抵消主要用于解决合作信号的干扰抵消问题，合作信号即认为强干扰的频率、带宽等参数是已知的，例如通信收发一体机的自干扰抵消。而对于非合作信号，例如未知装置发射的干扰信号，典型具有参考通道的自干扰抵消方法则不适用，存在难以准确提取干扰信号，以及难以执行时延对齐等问题。

发明内容

针对现有技术的至少一个缺陷或改进需求，一种主动抗饱和频谱感知接收系统及方法以解决现有技术中，针对未知装置发射的干扰信号，存在难以准确提取干扰信号，以及难以执行时延对齐的缺陷，实现了可以动态快速感测干扰和生成干扰重建信号实现频谱接收的主动抗饱和，同时，通过射频干扰抵消效果评估，进一步提高射频干扰抵消的效率和精度。

第一方面，本发明提供了一种主动抗饱和频谱感知接收系统，其特征在于，包括干扰提取支路、感知主路和采样分析模块。

干扰提取支路，用于在模拟域进行干扰检测和重建，接收空间中的干扰信号进行衰减后执行干扰检测，并控制干扰提取支路中设置的干扰重建单元以生成干扰重建信号；所述干扰重建单元中包括矢量调制器，所述矢量调制器的调相范围为大于180°。

感知主路，用于在模拟域对空间中的电磁信号进行超外差接收，并接收所述干扰重建信号执行射频干扰抵消，以将干扰信号衰减至无失真动态范围以内，完成频谱接收的主动抗饱和。

采样分析模块，用于在数字域对所述干扰信号进行采样分析并反馈至干扰提取支路，以及对感知主路接收的电磁信号进行频谱分析。

进一步的，所述感知主路还用于获取执行干扰抵消后的干扰残余信号，并发送所述干扰残余信号至所述采样分析模块。

所述采样分析模块根据所述干扰残余信号执行干扰抵消效果评估。

进一步的，所述干扰抵消效果评估包括：

设置干扰信号和干扰残余信号的功率差值阈值；

设置初始增益量和初始相移量；

对干扰信号和抵消后的干扰信号进行功率差值分析，获得误差控制信号，所述误差控制信号至少包括时延误差控制信号、相移误差控制信号和增益误差控制信号中的一种；

检测执行过误差控制信号后的功率差值是否达到所述功率差值阈值；在未达到的情况下再次执行误差控制信号，直到所述功率差值达到所述功率差值阈值。

进一步的，所述干扰提取支路包括：干扰提取单元和干扰重建单元；

所述干扰提取单元用于获取空间电磁信号进行信号衰减，并从中检测出干扰信号；

所述干扰重建单元用于根据采样分析模块的反馈，进行分析以获得干扰信号的频谱参数，依据所述频谱参数进行干扰信号的重建，并进行幅度和相位调整生成所述干扰信号的干扰重建信号并发送至所述感知主路。

进一步的，所述干扰重建单元包括依次连接的第一混频器、带通滤波器组、矢量调制器和第二混频器和可变增益放大单元；

所述第一混频器用于接收干扰信号执行混频操作后输入所述带通滤波器；

所述带通滤波器用于提取不同带宽的干扰信号，实现滤除干扰信号以外的所有信号；

所述矢量调制器用于对干扰信号进行幅相控制，实现干扰重建信号的幅度和相位调整；

所述第二混频器用于接收干扰信号，并执行混频操作；

所述可变增益放大单元用于实现干扰信号的增益控制，以完成干扰重建信号的参数调整。

进一步的，所述带通滤波器选择声表面带通滤波器。

进一步的，所述矢量调制器包括电调移相拓展单元，用于增加所述矢量调制器进行幅相控制的移相范围，实现所述干扰信号大于180°的相位调整；

所述电调移相拓展单元包括：与移相前置选通开关和移相后置选通开关分别连接的第一移相器和第二移相器；

所述移相前置选通开关和移相后置选通开关用于第一移相器和第二移相器的切换；

所述第一移相器和第二移相器为不同相位偏移量的固定移相器，用于拓展移相范围。

进一步的，所述感知主路包括频谱感知单元、干扰残余信号采集单元和干扰抵消单元；

所述频谱感知单元用于对空间中的电磁信号进行采集；

所述干扰抵消单元用于根据所述干扰重建信号，通过信号合成执行射频干扰抵消；

所述干扰残余信号采集单元用于获取干扰抵消后的干扰残余信号。

进一步的，还包括干扰抵消判决单元，设置于所述感知主路；用于对所述感知主路接收的电磁信号进行干扰信号的检测，以获取检测分析结果；在检测到干扰信号时，发送所述干扰信号予干扰重建单元，以生成对应的干扰重建信号；在未检测到干扰信号时，不发送相关信息予所述干扰重建单元。

按照本发明的第二个方面，还提供了一种主动抗饱和频谱感知接收方法，利用上述任一项频谱感知接收系统进行主动抗饱和频谱感知接收包括：

步骤1：获取空间中的电磁信号，对所述电磁信号进行干扰提取，以获得干扰信号的频谱参数；

步骤2：对所述干扰信号进行处理，生成干扰重建信号；

步骤3：利用所述干扰重建信号对所述干扰信号进行射频干扰抵消，并获取抵消后的干扰残余信号；

步骤4：对抵消后干扰残余信号，进行干扰抵消效果评估，获得干扰抵消效果评估结果，并依据所述干扰抵消效果评估结果进行射频干扰抵消的调整；

在所述干扰抵消效果评估结果为不合格的情况下，重复上述步骤2-4，直到干扰抵消效果评估结果为合格；

在所述干扰抵消效果评估结果为合格的情况下，对电磁信号进行频谱分析获得频谱分析结果。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

(1)本发明针对干扰信号的射频保护需求，设计了一种主动抗饱和频谱感知接收系统，针对超出接收感知主路动态范围上限的干扰信号的快速识别，并提取其频率、带宽等参数；再将提取的干扰信号经幅度和相位调控实现干扰重建后，再耦合到感知主路进行射频干扰抵消，可以动态快速感测干扰和生成干扰重建信号实现频谱接收的主动抗饱和，同时，通过射频干扰抵消效果评估，进行误差调整，进一步提高射频干扰抵消的效率和精度。

(2)本发明采用一种干扰评估方法根据干扰残余信号对干扰重建信号进行调整，实现自适应射频抵消的误差调控；该方法能够快速收敛，并控制干扰重建单元，对提取的干扰信号相位和幅度进行控制，将干扰信号强度控制在频谱感知接收系统动态范围以内，以确保频谱感知接收机在遭受非合作宽带强干扰的情况下，高效精准完成非合作干扰信号的干扰抵消，进一步提高系统射频保护的精度和效率。同时，还可以通过干扰抵消效果评估实现干扰重建信号与辐射自干扰信号之间的时延对齐。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请一实施例提出的主动抗饱和频谱感知接收系统的结构示意图；

图2为本申请一实施例提出的干扰扰抵消评估的步骤流程图；

图3为本申请一实施例提出的干扰重建单元的结构示意图；

图4为本申请一实施例提出的矢量调制器的结构示意图；

图5为本申请一实施例提出的感知主路的电路示意图；

图6为本申请一实施例提出的超外差接收模块的结构示意图；

图7为本申请一实施例提出的采样分析模块的结构示意图；

图8为本申请一实施例提出的主动抗饱和频谱感知接收方法的流程示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。

当前针对同频干扰，典型的射频保护方法是采用射频抵消器，即在射频域产生与干扰信号相位相反的模拟信号，在干扰信号进入射频前端电路之前与其进行功率合成实现反向抵消。

射频干扰抵消包括基于幅相控制、基于正交矢量合成、基于多抽头结构等拓扑结构的模拟域干扰抵消方法。基于幅相控制的射频干扰抵消器通常由移相器、电调衰减器、放大器、误差控制器等组成，对移相精度和幅度控制要求非常高。为降低高精度宽带移相器的造价成本，采用正交矢量合成等效移相的射频干扰抵消器，一般由正交耦合器、电调衰减器、放大器、相关器、自适应控制器等组成。

但上述射频干扰抵消主要用于解决合作信号的干扰抵消问题，合作信号即认为强干扰的频率、带宽等参数是已知的，例如通信收发机的自干扰抵消。对于非合作信号，例如未知装置发射的干扰信号，典型的自干扰抵消方法则不适用，存在难以准确提取干扰信号，以及难以执行时延对齐等缺陷。

本实施例中，将频谱感知系统分为两个部分，第一个部分为感知主路，主要用于获取空间电磁信号实现频谱感知功能，并在模拟域对外界空间电磁信号进行超外差接收，并执行射频干扰抵消，将强干扰衰减至感知主路无失真动态范围的功率电平上限以下，实现频谱感知的主动抗饱和。

第二个部分为包括干扰提取支路和采样分析模块的抵消辅路。通过干扰提取支路对外界强干扰经大幅度衰减后进行干扰检测，控制干扰提取支路中干扰重建单元以生成所述干扰信号的干扰重建信号。通过采集分析模块在数字域对干扰提取支路的干扰信号进行采样分析以获取所述干扰信号的频谱参数、对感知主路接收的信号进行频谱分析，并通过误差反馈进行矢量调制器的幅度和相位调整。针对超出接收感知主路动态范围上限的干扰信号进行快速识别，并提取其频率、带宽等参数；再将提取的干扰信号经幅度和相位调控实现干扰重建后，再耦合到感知主路进行射频干扰抵消，并通过实现射频干扰抵消效果评估进行干扰信号的干扰重建信号的误差调整，进而通过实现系统的主动抗饱和，完成射频保护。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

图1是本申请实施例提出的主动抗饱和频谱感知接收系统100的结构示意图。如图1所示，该系统包括：

干扰提取支路，用于在模拟域进行干扰检测，接收空间中的干扰信号进行衰减后执行干扰检测，以获取干扰信号，并发送所述干扰信号至所述采样分析模块。

本实施例中，干扰提取支路101，用于获取电磁空间信号中的干扰信号，并将获取到的干扰信号进行信号衰减后，发送至采样分析模块102。为了实现对空间电磁信号中干扰信号的检测，根据需要设置干扰信号的采集周期，并将每一次采集到的实时信号发送给采样分析模块102。

采样分析模块，用于接收干扰信号进行采样分析，获取所述干扰信号的频谱参数，以生成干扰重建信号，发送至干扰提取支路。

本实施例中，采样分析模块102对接收的干扰信号的待检测信号进行测量采样，完成模拟信号到数字信号的转换，并对采集的信号进行数字信号处理，完成干扰信号的采样分析生成干扰重建控制信号，并将所述干扰重建控制信号反馈至干扰提取支路102。

干扰提取支路，控制干扰提取支路中设置的干扰重建单元以生成干扰重建信号，所述干扰重建单元中包括矢量调制器，所述矢量调制器的调相范围为大于180°。

在本实施例中，干扰提取支路101依据所述干扰信号的待检测信号进行分析，以获得干扰信号的例如幅度、频率和带宽等频谱参数，依据所述频谱参数进行干扰信号的重建，即通过对干扰重建单元的控制，进行幅相调控生成与干扰信号反向的干扰重建信号，并发送至感知主路103。

其中，干扰提取支路包括干扰重建单元，用于根据采样分析模块的反馈，进行分析以获得干扰信号的频谱参数，依据所述频谱参数进行干扰信号的重建，并进行幅度和相位调整生成所述干扰信号的干扰重建信号并发送至所述感知主路。其中，干扰重建单元中包括矢量调制器，用于对干扰信号进行幅相控制，实现干扰重建信号的幅度和相位调整。

感知主路，用于在模拟域对空间中的电磁信号进行超外差接收，并接收所述干扰重建信号执行射频干扰抵消，以将干扰信号衰减至无失真动态范围以内，完成频谱接收的主动抗饱和。

在本实施例中，感知主路在模拟域对空间中的电磁信号进行超外差接收，接收所述干扰信号的干扰重建信号，执行射频干扰抵消。通过将经过幅度和相位的调控生成的干扰重建信号与干扰信号进行合成，完成干扰信号的抵消，实现干扰信号衰减至无失真动态范围以内，进而完成对感知主路中的接收的干扰信号的主动抗饱和。

在一个实施例中，感知主路还用于获取执行干扰抵消后的干扰残余信号，并发送干扰残余信号至采样分析模块。

采样分析模块根据所述干扰残余信号执行干扰抵消效果评估，获得干扰抵消的误差控制信号。

在本实施例中，通过感知主路获取执行干扰抵消后的干扰残余信号发送给采样分析模块102进行干扰抵消效果评估，以获得干扰抵消的误差控制信号，通过执行射频干扰抵消，确保将干扰信号衰减至无失真动态范围以内，并通过执行干扰抵消的误差控制信号，进一步提高射频干扰抵消的效率和精度。其中，误差控制信号至少包括时延误差控制信号、相移误差控制信号和增益误差控制信号中的一种。

其中，相移误差控制信号和增益误差控制信号被干扰提取支路102接收，进行干扰重建信号的相位和增益的调整。时延误差控制信号被感知主路103接收，进行延时调整，从而实现干扰抵消的误差反馈调节。

在一个实施例中，图2为本实施例提供的一种干扰抵消效果评估的步骤流程图，如图2所示，干扰抵消效果评估包括但不限于以下步骤：

设置干扰信号和干扰残余信号的功率差值阈值；

设置初始增益量和初始相移量；

对干扰信号和抵消后的干扰信号进行功率差值分析，以获得误差控制信号，所述误差控制信号至少包括时延误差控制信号、相移误差控制信号和增益误差控制信号中的一种；

检测执行过误差控制信号后的功率差值是否达到所述功率差值阈值；在未达到的情况下再次执行误差控制信号，直到所述功率差值达到所述功率差值阈值。

在本实施例中，设置实际进入感知主路超外差接收模块的干扰信号功率值例如为P，干扰信号能够进入超外差接收模块的最大功率为Pmax，设置干扰信号和抵消后干扰信号功率差值阈值例如为Pu，Pc＝Pmax-P，Pc为两个信号的功率差值，当Pc>Pu，则认为抵消后的干扰信号能够进入感知主路超外差接收模块。

通过同步采集干扰信号和抵消后干扰残余信号，分析两个信号的功率差值Pc,当Pc<Pu则进行自适应调整。

具体的，首先调整时延量，本实施例采用查表的方法进行时延量调整，在系统工作前，测量感知主路电磁信号输入端到干扰抵消合路器和干扰提取支路电磁信号输入端到干扰抵消合路器两者之间的相移偏差，考虑相移有频率特性，在300-3000MHz范围内每间隔10MHz进行一次延时差测量并记录，干扰抵消功能开启后，根据测得干扰信号的工作频率，按照频率点查找延时差，进而控制感知主路103进行时延调整。

然后调整相移量和增益量，由于这两个参量需要同时调整，本实施例采用趋大原则的二分之一插值逼近法，假设矢量调制器的相移量调节范围为0～360°，干扰提取支路101中可变增益的增益量调节范围为0～Gi，设备开机后干扰抵消初始状态时，将干扰提取支路101的相移量设置为180°，将可变增益的增益量设置为Gi/2。通过调整迭代，直到满足阈值要求。

在一个实施例中，干扰提取支路包括：干扰提取单元和干扰重建单元；

所述干扰提取单元用于获取空间电磁信号进行信号衰减，并从中检测出干扰信号。

所述干扰重建单元用于根据采样分析模块的反馈，进行分析以获得干扰信号的频谱参数，依据所述频谱参数进行干扰信号的重建，并进行幅度和相位调整生成所述干扰信号的干扰重建信号并发送至所述感知主路。

在本实施例中，干扰提取单元获取空间电磁信号进行信号衰减后，采用能量检测算法检测出空间电磁信号中的干扰信号，实现干扰信号的检测，需要说明的是，能量检测算法为本领域技术人员可实现的常规检测算法，故本实施例再此不做赘述。

可选的，干扰提取单元：包括全向天线、支路保护衰减器和干扰提取耦合器；

全向天线用于对空间电磁信号进行感测，将所接收的电磁信号发送至支路保护衰减器；

支路保护衰减器用于对电磁信号进行信号衰减后发送至干扰提取耦合器；

本实施例中，全向天线的工作频段设为例如300～3000MHz，用于感测空间中超出感知主路动态范围上限的有害干扰信号。电磁信号为全向天线接收的频段在300～3000MHz中的电磁信号。

支路保护衰减器特征与主路保护衰减器相同，可设计为固定衰减器，衰减量例如为20dB。

干扰提取耦合器，用于耦合出1路信号，送给采样分析模块102进行干扰检测，若空间中出现干扰信号，由采样分析模块102进一步分析其频率和带宽后，控制干扰重建单元生成与干扰信号反相的干扰重建信号。

可选的，干扰重建单元包括依次连接的第一混频器、带通滤波器组、矢量调制器和第二混频器和可变增益放大单元；

第一混频器用于接收干扰信号，并执行混频操作后输入带通滤波器；

带通滤波器用于提取不同带宽的干扰信号，实现滤除干扰信号以外的所有信号；

所述矢量调制器用于对干扰信号进行幅相控制，实现干扰重建信号的幅度和相位调整；

第二混频器用于接收干扰信号，并执行混频操作；

可变增益放大单元用于实现干扰重建信号的增益控制，以完成干扰重建信号的调整。

在本实施例中，图3为本实施例提供的一种干扰重建单元的结构示意图，如图3所示。干扰重建单元120采用由2个混频器、2个本振、1个带通滤波器组、1个矢量调制器、1个放大器等组成，其中，第一混频器选用规格例如输入频率范围300-3000MHz，输出频率为3200MHz的混频器，第二混频器选用规格例如输入频率为3200MHz，输出频率范围为300-3000MHz的混频器。可变增益放大单元，用于实现干扰信号的增益控制，以完成干扰重建信号的参数调整。

可选地，带通滤波器组可以采用例如声表面带通滤波器，其通带带宽覆盖10MHz、20MHz、30MHz、50MHz、60MHz、70MHz、80MHz、100MHz、120MHz等，带外抑制大于25dB，将干扰上变频至3200MHz以上，在3200MHz通过选用不同带宽的声表滤波器组，以提取不同带宽的干扰信号，可以达到滤除强干扰以外信号的目的，同时避免在感知主路将其他小信号抵消掉。

同时，通过声表滤波器组实现带宽可重构，进而实现提取不同带宽的干扰信号。

可选地，声表滤波器组还可以选择采用例如数字电路控制射频单刀多掷开关的方式实现，具体实现方式，本实施例在此不做限定，本领域技术人员可根据需要进行适应性调整。

在一个实施例中，图4为本实施例提供的矢量调制器的结构示意图，如图4所示。

矢量调制器可以采用包括例如功分器、90°移相器、衰减器1、衰减器2、合路器等组合实现。

可选地，功分器采用例如一分二功分器，频率范围选用例如为300～3000MHz。

可选地，合路器采用例如二合一合路器，频率范围选用例如为300～3000MHz。

可选地，移相器为移相器组，共分为10段，每段与其前段的带通滤波器组相对应，即移相器组能够匹配不同的频率和带宽，移相器可以选用例如90度移相器，可以在不同的工作频率和带宽条件下移相均为90度，上下波动不大于2度。

可选地，衰减器1和衰减器2特征相同，可以采用均为例如误差反馈控制的电调衰减器，调节精度较高，调节范围不大于6dB，值得说明的是，采用例如控制精度大于10位的DAC能够实现较高的精度。

在本实施例中，矢量调制器包括电调移相拓展单元，用于增加矢量调制器进行幅相控制的移相范围；实现干扰信号大于180°的相位调整。

电调移相拓展单元包括：与移相前置选通开关和移相后置选通开关分别连接的第一移相器和第二移相器；

移相前置选通开关和移相后置选通开关用于第一移相器和第二移相器的切换；

第一移相器和第二移相器为不同相位偏移量的固定移相器，用于调整移相范围。

可选地，移相前置选通开关和移相后置选通开关采用例如单刀三掷开关，用于选通两个开关之间的第一移相器、直通路和第二移相器。(矢量调制器调相原理：是通过调整射频信号I和Q两路的幅度，来实现射频信号的相位调整，在需要实现超过180度的移相，才能够把干扰信号进行反相的情况下，通常1个矢量调制器移相范围小于90度，因此在矢量调制器增加第一移相器和第二移相器)在矢量调制器前面加了第一移相器和第二移相器，当移相范围需求超出矢量调制器范围时，通过开关切换固定移相器进而可以扩展移相范围，这样做还有个优点是能够提高矢量调制器的移相精度，例如，同样是使用10位DAC器件，控制矢量调制器90度范围的精度要高于控制180度范围的精度。

可选的，第一移相器采用例如是45°宽带移相器，中心频率在3200MHz，带宽120MHz。

可选的，第二移相器采用例如是135°宽带移相器，中心频率在3200MHz，带宽120MHz。

在一个实施例中，感知主路包括频谱感知单元、干扰残余信号采集单元、干扰抵消单元和干扰抵消判决单元。

频谱感知单元用于对空间中的电磁信号进行采集；

干扰抵消单元用于用于根据干扰重建信号，通过信号合成执行射频干扰抵消。

干扰残余信号采集单元用于获取干扰抵消后的干扰残余信号。

在本实施例中，需要说明的是，频谱感知单元用于对空间中的电磁信号进行采集分析并发送至采样处理模块102，可以采用例如定向天线，即主要接收来波方向为天线增益最大朝向的电磁信号。干扰抵消单元用于接收干扰重建信号，将干扰重建信号与干扰信号进行合成，实现射频干扰抵消，可以采用例如干扰抵消合路器进行实现。干扰残余信号采集单元用于获取执行射频干扰抵消后的干扰残余信号，可以采用例如干扰评估耦合器进行实现。

在一个实施例中，感知主路，还包括干扰抵消判决单元，用于对频谱感知单元采集的电磁信号进行干扰信号的检测，在检测到干扰信号时，发送所述干扰信号予干扰重建单元，以生成对应的干扰重建信号，在未检测到干扰信号时，不发送相关信息予所述干扰重建单元。

在本实施例中，干扰抵消判决单元对频谱感知单元接收的电磁信号进行干扰信号的检测，在检测到干扰信号时，采集该干扰信号发送至采样分析模块102进行模拟信号到数字信号的转换以及分析，以生成干扰重建控制信号，发送至干扰提取支路，进行干扰信号的重建和调整，以生成该干扰信号的干扰重建信号，进而在感知主路执行射频干扰抵消，完成频谱接收的主动抗饱和。该功能的具体电路或芯片实现本领域技术人员可自行设定，本领域技术人员可以根据需要进行适应性调整，本发明在此不做限定。

在一个实施例中，图5为本实施例提供的感知主路的电路示意图，如图5所示，感知主路包括定向天线1、延时器2、干扰抵消合路器3、干扰评估耦合器4、电调滤波器5、能量检测耦合器6、能量检测模块7、射频开关8、延时线9、主路保护衰减器10、主路保护后置开关11和超外差接收射频模块12。

定向天线1用于接收空间电磁信号，对接收的空间进行信号采集，并将接收到的电磁信号发送至采样分析模块102进行信号采样。

延时器2采用例如1个固定延时器和1个可变延时器组成，固定延时器采用1米左右长度的同轴线，可变延时器采用例如5厘米至30厘米范围的可变长度微带线，由采样分析单元控制，延时器的作用在于能够动态调节定向天线接收的电磁信号到达干扰抵消合路器处的时间，实现外界干扰信号与干扰重建信号的时延对齐。

干扰抵消合路器3可选择例如为三端口耦合器，两路输入端口，1路输出端口，起到把两路输入信号合成1路的目的，从而在此处实现射频干扰抵消。

干扰评估耦合器4特征可选择例如三端口耦合器，1路输入，2路输出，其中1路输出为直通路，另1路输出为耦合路，直通路插入损耗小于0.5dB，耦合输出路耦合度大于20dB，目的是把抵消后的干扰残余信号再耦合出来，用于干扰抵消效果评估。

电调滤波器5可选择例如滤波器为中心频率可变的带通滤波器，通频带宽大于5％，频率调谐范围为300～1000MHz和1000～3000MHz。

能量检测耦合器6可选择与干扰评估耦合器4相同的耦合器，作用在于耦合1路信号出来送给后级的能量检测模块7，用于动态检测是否还存在干扰信号，在此处检测的特点在于其在电调滤波器5之后，电调滤波器5在扫频过程中若检测到干扰信号，则与采样分析模块102配合快速定位干扰信号所在的频率范围，并启动干扰提取支路101快速感测干扰信号的幅度、频率与带宽等参量，并重建干扰信号，进而生成干扰信号的干扰重建信号，并送至感知主路101中的干扰抵消单元进行射频干扰抵消。

通过在电调滤波器5后面接入能量检测耦合器6，感测电调滤波器5通带内信号强度是否高于设置门限，若超过则认为有强干扰，并可以快速切换感知通路到保护通路，进入衰减工作模式，进一步提高射频保护的精度和效率。

能量检测模块7可选择例如具有纳秒级检测控制特性的能量检测电路，在出现干扰信号时能够控制射频开关8和主路保护后置开关11以切换至与主路保护衰减器11连接以形成保护通路，若未出现干扰信号则切换至与延时线9连接以形成延时通路，进行正常的感知主路的信号采集。

射频开关8和主路保护后置开关11可以选择例如单刀双掷射频开关插入实现损耗小于0.5dB，两个开关同步工作以切换相应通路。

延时线9为一般微带线，用于补偿能量检测模块7所产生的时延，以等待检测响应，起到保护后级超外差接收射频模块12的作用。

主路保护衰减器10可以选择例如固定衰减器，衰减量为20dB，主要用于在能量检测耦合器6检测到干扰信号且干扰抵消链路尚未完全建立时，使感知主路通过衰减进入保护模式。

超外差接收模块12可以采用例如高中频架构，由放大器、混频器、中频滤波器、抗混叠滤波器等组成，图6为本申请提供的超外差接收模块的结构示意图，如图6所示。进入超外差接收模块12的射频信号首先经过低噪声放大器121以改善整个射频通道的噪声系数，同时用于对输入信号的电平调整保证频段内的增益平坦度和防止出现不稳定区域而产生自激振荡。随后射频信号通过两级与不同本振相乘的混频器，将信号先上变频到3.5GHz，再下变频到140MHz的固定中频，两级变频之间采用带通滤波器+放大器结构。因此，在中频通路，可通过可变增益放大器的配合实现增益的自动调节，提高感知主路整体的动态范围。

进一步的，射频开关8的输入接口一端与能量检测耦合器6连接，另一端与能量检测单元5连接，射频开关8输出接口一端与延时线连接，另一端与主路保护衰减器连接。

上述结构主要用于应对感知主路中接收的干扰信号频率或带宽发生变化的情况，当接收的干扰信号的干扰重建信号还未生成的条件下，若强干扰进入，则将射频开关将切换至与主路保护衰减器连接构成衰减通路以保护后级的超外差接收模块。当接收的干扰信号的干扰重建信号已经被执行的条件下，则将射频开关将切换至与延时线连接构成延时通路，以正常执行信号采集。

在一个实施例中，图7为本实施例提供的采样分析模块的结构示意图，如图5所示，采样分析模块102包括射频采集单元1021和数字处理单元1022。

射频采集单元用于对接收的信号进行模拟信号到数字信号的转换，完成信号的采集并发送至数字处理单元。

数字处理单元用于对采集的信号完成数字信号处理与分析。

可选地，射频采集单元1021包括原干扰采样子单元、抵消后干扰残余采样子单元、主路信号采样子单元。

原干扰采样子单元用于接收并采集干扰信号，用于测量干扰信号的频率和带宽等参数。

抵消后干扰残余采样子单元用于在采集感知主路执行干扰抵消后的干扰残余信号，用于干扰抵消效果评估。

主路信号采样子单元用于采集感知主路接收的频谱信号。

可选地，射频采集单元1021还可以用于对原干扰采样和抵消后干扰残余信号进行采样采集后实现接收频率同步，以便进行干扰信号测量与评估。

可选地，数字处理单元1022包括干扰信号分析子单元、误差反馈自适应控制子单元、频谱分析子单元和主路接收控制子单元。

干扰信号分析子单元，一方面利用采集的干扰信号用于分析测量干扰信号的频率和带宽等频谱参数，生成并发送干扰信号提取控制信号至干扰重建单元，控制干扰重建单元中的本振、带通滤波器组以及矢量调制器。

另一方面，接收能量检测耦合器发来的报警信号，通过该信号以及主路接收控制子模块所处在的扫频点，能够快速判断新出现干扰信号的频点，并快速分析该干扰信号的频率和带宽等参数，并发送干扰信号提取控制信号给干扰重建单元。

误差反馈自适应控制子单元通过比对分析干扰信号和抵消后的干扰残余信号，评估抵消效果并给出下一步控制策略，一方面发送矢量调制器控制信号到干扰重建单元用于控制矢量调制器中衰减器1、衰减器2的衰减量；另一方面发送延时控制信号到感知主路的延时器用于控制延时量，进而实现干扰抵消性能优化。

频谱分析子单元用于将感知主路采集的时域信号进行快速傅里叶变换，以便显示频谱信息，并对被抵消后干扰残余信号进行补偿处理，重现干扰信号。

主路接收控制子模块用于接收显控模块设置的频谱感知范围等信息，控制感知主路扫频接收。

在一个实施例中，主动抗饱和频谱感知接收系统还包括显控模块，在本实例中，显控模块可以包括例如液晶显示器，键盘、鼠标等器件。液晶显示器，用于显示感知主路采集的信号，可以观测干扰抵消效果，键盘和鼠标用于频率范围设置，显示模式控制等，此模块可以根据本领域技术人员的实际需要进行适应性调整，本实施例在此不做限制。

图8是本发明提供的主动抗饱和频谱感知接收方法的流程示意图，如图8所示，包括但不限于以下步骤：

步骤1：获取空间中的电磁信号，对所述电磁信号进行干扰提取，以获得干扰信号的频谱参数；

步骤2：对所述干扰信号进行处理，生成干扰重建信号；

步骤3：利用所述干扰重建信号对所述干扰信号进行射频干扰抵消，并获取抵消后的干扰残余信号；

步骤4：对抵消后干扰残余信号，进行干扰抵消效果评估，获得干扰抵消效果评估结果，并依据所述干扰抵消效果评估结果进行射频干扰抵消的调整；

在所述干扰抵消效果评估结果为不合格的情况下，重复上述步骤2-4，直到干扰抵消效果评估结果为合格；

在所述干扰抵消效果评估结果为合格的情况下，对电磁信号进行频谱分析获得频谱分析结果。

需要说明的是，本发明实施例提供的主动抗饱和频谱感知接收方法，在具体运行时，可以采用上述任一实施例频谱感知接收系统进行主动抗饱和频谱感知接收，对此本实施例不作赘述。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种主动抗饱和频谱感知接收系统，其特征在于，包括干扰提取支路、感知主路和采样分析模块，

干扰提取支路，用于在模拟域进行干扰检测和重建，接收空间中的干扰信号进行衰减后执行干扰检测，并控制干扰提取支路中设置的干扰重建单元以生成干扰重建信号；所述干扰重建单元中包括矢量调制器，所述矢量调制器的调相范围为大于180°；

感知主路，用于在模拟域对空间中的电磁信号进行超外差接收，并接收所述干扰重建信号执行射频干扰抵消，以将干扰信号衰减至无失真动态范围以内，完成频谱接收的主动抗饱和；

采样分析模块，用于在数字域对所述干扰信号进行采样分析并反馈至干扰提取支路，以及对感知主路接收的电磁信号进行频谱分析。

2.根据权利要求1主动抗饱和频谱感知接收系统，其特征在于，

所述感知主路还用于获取执行干扰抵消后的干扰残余信号，并发送所述干扰残余信号至所述采样分析模块；

所述采样分析模块根据所述干扰残余信号执行干扰抵消效果评估。

3.根据权利要求2主动抗饱和频谱感知接收系统，其特征在于，所述干扰抵消效果评估包括：

设置干扰信号和干扰残余信号的功率差值阈值；

设置初始增益量和初始相移量；

对干扰信号和抵消后的干扰信号进行功率差值分析，以获得误差控制信号，所述误差控制信号至少包括时延误差控制信号、相移误差控制信号和增益误差控制信号中的一种；

检测执行过误差控制信号后的功率差值是否达到所述功率差值阈值；在未达到的情况下再次执行误差控制信号，直到所述功率差值达到所述功率差值阈值。

4.根据权利要求1主动抗饱和频谱感知接收系统，其特征在于，所述干扰提取支路包括：干扰提取单元和干扰重建单元；

所述干扰提取单元用于获取空间电磁信号进行信号衰减，并从中检测出干扰信号；

所述干扰重建单元用于根据采样分析模块的反馈，进行分析以获得干扰信号的频谱参数，依据所述频谱参数进行干扰信号的重建，并进行幅度和相位调整生成所述干扰信号的干扰重建信号并发送至所述感知主路。

5.根据权利要求4主动抗饱和频谱感知接收系统，其特征在于，所述干扰重建单元包括依次连接的第一混频器、带通滤波器组、矢量调制器和第二混频器和可变增益放大单元；

所述第一混频器用于接收干扰信号执行混频操作后输入所述带通滤波器；

所述带通滤波器用于提取不同带宽的干扰信号，实现滤除干扰信号以外的所有信号；

所述矢量调制器用于对干扰信号进行幅相控制，实现干扰重建信号的幅度和相位调整；

所述第二混频器用于接收干扰信号，并执行混频操作；

所述可变增益放大单元用于实现干扰信号的增益控制，以完成干扰重建信号的参数调整。

6.根据权利要求5主动抗饱和频谱感知接收系统，其特征在于，所述带通滤波器选择声表面带通滤波器。

7.根据权利要求5主动抗饱和频谱感知接收系统，其特征在于，所述矢量调制器包括电调移相拓展单元，用于增加所述矢量调制器进行幅相控制的移相范围，实现所述干扰信号大于180°的相位调整；

所述电调移相拓展单元包括：与移相前置选通开关和移相后置选通开关分别连接的第一移相器和第二移相器；

所述移相前置选通开关和移相后置选通开关用于第一移相器和第二移相器的切换；

所述第一移相器和第二移相器为不同相位偏移量的固定移相器，用于拓展移相范围。

8.根据权利要求1主动抗饱和频谱感知接收系统，其特征在于，所述感知主路包括频谱感知单元、干扰残余信号采集单元和干扰抵消单元；

所述频谱感知单元用于对空间中的电磁信号进行采集；

所述干扰抵消单元用于根据所述干扰重建信号，通过信号合成执行射频干扰抵消；

所述干扰残余信号采集单元用于获取干扰抵消后的干扰残余信号。

9.根据权利要求1或8主动抗饱和频谱感知接收系统，其特征在于，还包括干扰抵消判决单元，设置于所述感知主路；

用于对所述感知主路接收的电磁信号进行干扰信号的检测，以获取检测分析结果；

在检测到干扰信号时，发送所述干扰信号予干扰重建单元，以生成对应的干扰重建信号；

在未检测到干扰信号时，不发送相关信息予所述干扰重建单元。

10.一种主动抗饱和频谱感知接收方法，其特征在于，利用权利要求1-9中任一项频谱感知接收系统进行主动抗饱和频谱感知接收包括：

步骤1：获取空间中的电磁信号，对所述电磁信号进行干扰提取，以获得干扰信号的频谱参数；

步骤2：对所述干扰信号进行处理，生成干扰重建信号；

步骤3：利用所述干扰重建信号对所述干扰信号进行射频干扰抵消，并获取抵消后的干扰残余信号；

步骤4：对抵消后干扰残余信号，进行干扰抵消效果评估，获得干扰抵消效果评估结果，并依据所述干扰抵消效果评估结果进行射频干扰抵消的调整；

在所述干扰抵消效果评估结果为不合格的情况下，重复上述步骤2-4，直到干扰抵消效果评估结果为合格；

在所述干扰抵消效果评估结果为合格的情况下，对电磁信号进行频谱分析获得频谱分析结果。