強(qiáng)窄帶干擾環(huán)境下的自適應(yīng)時(shí)域陷波算法

強(qiáng)窄帶干擾環(huán)境下的自適應(yīng)時(shí)域陷波算法摘要：雷達(dá)為了應(yīng)對(duì)各種干擾，抗干擾能力不斷提高，一種抗干擾技術(shù)通常只能對(duì)一種或者幾種干擾措施有效，因而單一的對(duì)抗措施對(duì)復(fù)雜的干擾不能保證起到有效的作用，所以通常采用“綜合”的抗干擾方案。由于受到雷達(dá)體制各方面條件的制約，限制了各種抗干擾措施的綜合應(yīng)用，也就影響了雷達(dá)抗干擾性能的提高。如果在不知過(guò)多先驗(yàn)信息的情況下，對(duì)干擾存在的位置及帶寬進(jìn)行估計(jì)，利用估計(jì)信息設(shè)計(jì)出濾波器，對(duì)干擾信號(hào)進(jìn)行有效抑制。關(guān)鍵詞：雷達(dá)信號(hào)處理；強(qiáng)干擾環(huán)境；抗干擾；自適應(yīng)時(shí)域?yàn)V波處理1原理自適應(yīng)的時(shí)域陷波技術(shù)利用自適應(yīng)的思想：在頻域中，窄帶干擾非常明顯，利用頻域檢波的方法，可以快速找到干擾信號(hào)的位置，通過(guò)干擾位置信息，設(shè)計(jì)出濾波器的權(quán)值，最后在時(shí)域中對(duì)混疊信號(hào)進(jìn)行濾波，經(jīng)過(guò)時(shí)域?yàn)V波器后，對(duì)輸出信號(hào)進(jìn)行加窗處理，便可得到優(yōu)化后的輸出結(jié)果。原理框圖如圖1。圖1自適應(yīng)時(shí)域?yàn)V波算法實(shí)現(xiàn)框圖2算法實(shí)現(xiàn)步驟1）信號(hào)模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換;2）將信號(hào)進(jìn)行數(shù)字正交下變頻處理;3） 干擾信號(hào)頻域檢測(cè)3.1） 信號(hào)傅里葉頻域變換；3.2） 自適應(yīng)門(mén)限生成：頻域內(nèi)對(duì)噪聲基底功率檢測(cè)后，根據(jù)噪聲基底功率設(shè)置一個(gè)合適的門(mén)限，通常是噪聲基底功率的倍數(shù)；3.3） 干擾信號(hào)頻域檢測(cè)：在頻域內(nèi)，以合適的門(mén)限進(jìn)行信號(hào)各頻點(diǎn)的功率檢測(cè)，大于門(mén)限的認(rèn)為是干擾，并記錄該干擾的頻率位置和干擾幅度，并形成頻率描述字；4） 濾波器自適應(yīng)系數(shù)生成：根據(jù)頻率描述字生成濾波器的幅度響應(yīng)，并結(jié)合給定的濾波器階數(shù)得到相頻響應(yīng)，得到濾波器的頻域信號(hào)。3自適應(yīng)濾波器權(quán)值系數(shù)確定為了實(shí)際硬件實(shí)施，所設(shè)計(jì)的濾波器不可能無(wú)窮階，需要綜合考慮硬件實(shí)際與濾波器濾波性能。假設(shè)采樣率為3.125MHz，而干擾帶寬為30KHz，那么濾波器的階數(shù)至少要為128階，才能保證能夠檢測(cè)到干擾信號(hào)的存在。首先在頻域中通過(guò)門(mén)限檢測(cè)方法來(lái)估計(jì)干擾信號(hào)的位置，即找到干擾信號(hào)的起始頻率f1和截止頻率f2，按照濾波器的階數(shù)n來(lái)調(diào)整原信號(hào)的點(diǎn)數(shù)。調(diào)整后的信號(hào)只有n點(diǎn)，每點(diǎn)i代表各點(diǎn)的采樣值。調(diào)整后的干擾信號(hào)僅存在于點(diǎn)i、i+1、i+2、i+3這4個(gè)點(diǎn)的位置，將這4個(gè)點(diǎn)位置處的權(quán)值置為0，其他點(diǎn)位置處權(quán)值保持1。將權(quán)值反轉(zhuǎn)到時(shí)域中，即可設(shè)計(jì)出濾波器，對(duì)原信號(hào)進(jìn)行時(shí)域?yàn)V波。整個(gè)過(guò)程如圖2所示

圖2自適應(yīng)的時(shí)域?yàn)V波技術(shù)原理框圖4效果測(cè)試性能測(cè)試驗(yàn)證自適應(yīng)的時(shí)域?yàn)V波技術(shù)兩方面效果：1.干擾抑制的效果；2.有用信號(hào)損失量。測(cè)試框圖3：高道災(zāi)集處理槌 枳粉信號(hào)源L-算機(jī)圖3測(cè)試框圖MATLAB可視邙顯示和分斯皆逝道ADC干.擾信4號(hào).仔意波移與士旅LL-算機(jī)圖3測(cè)試框圖MATLAB可視邙顯示和分斯皆逝道ADC干.擾信4號(hào).仔意波移與士旅LI壬為波干發(fā)生窿：通過(guò)信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生干信比為10dB的混疊信號(hào)：混疊信號(hào)頻域經(jīng)過(guò)搬移，在之間，廠.、=3.125MHz。在頻率0.4MHz處，通過(guò)設(shè)定合適的門(mén)限值，估計(jì)出干擾的位置，綜合實(shí)際與干擾抑制性能，將濾波器的階數(shù)設(shè)為256。將估計(jì)出點(diǎn)的位置進(jìn)行調(diào)整，與設(shè)定的256個(gè)點(diǎn)相對(duì)應(yīng)。信號(hào)通過(guò)按本算法得到匹配濾波器，并與未經(jīng)任何處理的混疊信號(hào)通過(guò)匹配濾波器后的結(jié)果對(duì)比，如圖4：圖4混疊信號(hào)經(jīng)過(guò)處理后通過(guò)匹配濾波器通過(guò)匹配濾波器后，峰值有所降低。這是由于估計(jì)的干擾位置有誤差，將一部分的有用信號(hào)認(rèn)為是干擾，消除干擾的同時(shí)，去除了有用信號(hào)。峰值由最初的3125降低為2660，有用信號(hào)損失了0.6997dB。根據(jù)公式可以得到輸出信號(hào)的功率，將其與輸入信號(hào)功率相比，可以得到干信比為-0.6678dB。綜上，通過(guò)自適應(yīng)陷波，能夠顯著降低強(qiáng)窄帶干擾。結(jié)論算法核心是計(jì)算出濾波器權(quán)值，而濾波器權(quán)值的計(jì)算，依賴(lài)于頻域中對(duì)干擾位置信息的估計(jì)。因此，良好的干擾估計(jì)會(huì)很大程度上影響濾波器設(shè)計(jì)的優(yōu)劣。隨著干擾幅度的增大，所估計(jì)出的干擾信號(hào)帶寬會(huì)增大，因而估計(jì)值誤差會(huì)越來(lái)越大，越來(lái)越多的有用信號(hào)會(huì)被誤認(rèn)為干擾，在隨后的時(shí)域?yàn)V波中消除掉。因而對(duì)于干擾較小的情況下，干擾抑制性能會(huì)較好。隨著干擾的增強(qiáng)，其干擾抑制性能會(huì)不穩(wěn)