王 慧

(國家計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與信息安全管理中心，北京 100029)

電子信息系統(tǒng)中干擾對消技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用*

王 慧**

(國家計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與信息安全管理中心，北京 100029)

作為大型電子信息系統(tǒng)電磁兼容設(shè)計(jì)中的一種重要技術(shù)手段，干擾對消技術(shù)具有自相關(guān)性強(qiáng)、頻譜利用高等技術(shù)特點(diǎn)。分析了干擾對消技術(shù)的正交信號合成和多時(shí)延信號合成兩種技術(shù)實(shí)現(xiàn)形式，總結(jié)了其在現(xiàn)代電子信息系統(tǒng)、通信、雷達(dá)、電子戰(zhàn)等領(lǐng)域中的應(yīng)用情況，提出了其未來的發(fā)展思路和方向，包括模塊化和集成化、寬帶高性能對消技術(shù)以及綜合化應(yīng)用，以供該領(lǐng)域技術(shù)人員參考。

電子信息系統(tǒng)；干擾對消；電磁兼容設(shè)計(jì)；發(fā)展與應(yīng)用

1 引 言

現(xiàn)代軍用電子信息系統(tǒng)已經(jīng)由早期的各個(gè)獨(dú)立功能子系統(tǒng)發(fā)展成了當(dāng)前的集成雷達(dá)、通信、電子戰(zhàn)、偵察等多個(gè)傳感器功能的綜合化電子信息系統(tǒng)。裝備于飛機(jī)和艦船上的綜合電子信息系統(tǒng)不僅擴(kuò)展了平臺在信息化作戰(zhàn)中的綜合作用能力范圍，同時(shí)也對系統(tǒng)集成技術(shù)，尤其是系統(tǒng)電磁兼容技術(shù)提出了新的要求。

早期的電子信息平臺受限于電子技術(shù)水平與平臺能力，系統(tǒng)中裝備的無線電系統(tǒng)和設(shè)備較少，一般采用天線布局和濾波器技術(shù)作為技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)多個(gè)無線電設(shè)備的兼容工作。得益于航空載機(jī)和艦船等平臺的發(fā)展和電子技術(shù)的巨大進(jìn)步，現(xiàn)代電子信息系統(tǒng)的發(fā)展呈現(xiàn)出設(shè)備作用范圍擴(kuò)大、頻段綜合利用率提升、接收機(jī)靈敏度動(dòng)態(tài)范圍提高等技術(shù)特點(diǎn)，這使得接收機(jī)同平臺共址兼容成為系統(tǒng)電磁兼容設(shè)計(jì)中的重點(diǎn)。

盡管濾波器技術(shù)也從早期的腔體形式、微帶形式發(fā)展到現(xiàn)在的交叉耦合濾波器設(shè)計(jì)、低溫共燒陶瓷技術(shù)(Low-Temperature Cofired Ceramics,LTCC)、微機(jī)電技術(shù)(Micro-Electro-Mechanical System,MEMS)，濾波器的帶外抑制能力更高，但是其對接收機(jī)工作頻帶內(nèi)收到的同頻帶干擾不能形成抑制，而該帶內(nèi)干擾問題可以用干擾對消技術(shù)來解決。對消技術(shù)通過對干擾信號進(jìn)行采樣調(diào)整，再與干擾信號進(jìn)行合成對消，因此，其對干擾信號具有很強(qiáng)的相關(guān)性，在頻率間隔小或者接收機(jī)帶內(nèi)干擾抑制等濾波器所不能發(fā)揮抑制作用的場景，對消技術(shù)也可以有效實(shí)現(xiàn)對信號的抑制[1-3]。

干擾對消技術(shù)可以更加有效地抑制進(jìn)入接收機(jī)濾波器通帶中的干擾信號。由于具有“選擇性”的特點(diǎn)，射頻干擾對消技術(shù)在近幾十年內(nèi)得到了長足的發(fā)展，從在固定的通信站中的應(yīng)用發(fā)展到在航空和艦船平臺應(yīng)用。對消技術(shù)與天線布局、濾波器技術(shù)等綜合應(yīng)用，在現(xiàn)代電子信息系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計(jì)中發(fā)揮著更加重要的作用。

本文介紹了干擾對消技術(shù)的研究現(xiàn)狀，總結(jié)了其在電子信息系統(tǒng)中的應(yīng)用情況，最后提出了未來的研究發(fā)展方向，可供該領(lǐng)域技術(shù)人員參考。

2 干擾對消技術(shù)研究現(xiàn)狀

干擾對消技術(shù)用于射頻干擾抑制的技術(shù)思想在20世紀(jì)30年代左右出現(xiàn)，德國物理學(xué)家 Paul Leug明確闡述了利用聲波的相消干涉來消除噪聲的原理：通過人為引入一定數(shù)量的噪聲源(次級聲源)，并調(diào)節(jié)使它們與原來的噪聲源(初級聲源)的幅值相等，相位相反，兩者疊加抵消，最終達(dá)到消減噪聲的目的[3]。由于干擾對消的技術(shù)特點(diǎn)，其在射頻上的應(yīng)用和發(fā)展受到了廣泛的關(guān)注。

射頻干擾對消技術(shù)最初的發(fā)展思想是構(gòu)建一個(gè)與干擾信號幅度相同、相位相反的射頻信號，并與干擾信號合成，從而對干擾信號形成抵消效果。對消技術(shù)由于其原理簡單，便于用多種技術(shù)形式實(shí)現(xiàn)，干擾信號的正交合成技術(shù)即是最開始的技術(shù)實(shí)現(xiàn)形式。

以正弦波信號為例，如圖1所示，不考慮其時(shí)間變化，其可以描述為極化圖上的一個(gè)固定矢量信號A。矢量信號B是該信號的等幅反向信號，用于對消該干擾信號，使得兩者的合成矢量信號為零。矢量B是由一對同樣存在于坐標(biāo)系中的正交矢量T和T′通過幅度調(diào)整和相位調(diào)整最后合成而得。對消的執(zhí)行過程，也就是不斷調(diào)節(jié)矢量T和T′，使得矢量B達(dá)到與矢量A等幅反向的過程[1,4-6]。

圖1 正交合成的原理模型

Fig.1 Schematic diagram of orthogonal combination

在系統(tǒng)電磁兼容中，共址干擾和干擾對消抑制的典型應(yīng)用模型框圖如圖2所示。干擾信號一般通過天線耦合進(jìn)入接收機(jī)信道中，通過對干擾信號進(jìn)行采樣，并且進(jìn)行信號調(diào)整，通過參考通道與耦合通道的干擾信號進(jìn)行對消抑制，從而在接收機(jī)端消除干擾。注意到，對消合成后的信號有個(gè)檢測通道，實(shí)現(xiàn)對對消效果的評估，以及作為信號調(diào)整的輸入信號。

圖2 對消的工程應(yīng)用典型原理模型

Fig.2 Schematic diagram of cancellation applicaiton

對于采用正交合成技術(shù)形式的干擾對消，圖2中的信號調(diào)整單元中即是采用的正交合成的技術(shù)形式。如圖3所示，正交合成即是把采樣的干擾信號分解為兩個(gè)獨(dú)立的正交信號，再通過對兩路正交信號分別進(jìn)行幅度調(diào)整和相位的0/π移相，從而在正交坐標(biāo)系中實(shí)現(xiàn)對信號幅度的任意調(diào)整和整個(gè)坐標(biāo)系360°的任意相位調(diào)整[7-10]。

圖3 正交信號合成示意圖[8]

Fig.3 Schematic diagram of orthogonal signal combination[8]

圖3所示，通過對I軸和Q軸上的信號進(jìn)行幅度調(diào)整和正反向調(diào)整，實(shí)現(xiàn)了信號在如圖所示的整個(gè)坐標(biāo)系圓內(nèi)的任意調(diào)整。該種技術(shù)形式中只有對信號的0/π兩種相位控制方式，避免了工程中難以實(shí)現(xiàn)的360°范圍內(nèi)精度非?？量痰囊葡嗾{(diào)整。

正是由于工程上的這些技術(shù)特點(diǎn)，正交信號合成的干擾對消方式在實(shí)際中得到了廣泛的應(yīng)用，從1968年美國空軍的羅馬航空發(fā)展中心(Rome Air Development Center,RADC)委托有關(guān)單位研究解決干擾對消問題開始，到后續(xù)2000年左右英國的ERA Technology等公司研制了多種應(yīng)用常見的大量射頻干擾對消設(shè)備這一段期間，射頻干擾對消中所采用的技術(shù)形式基本上都是正交合成對消的形式[5-7,10-14]。在這段期間，關(guān)于正交合成的模塊化和芯片化設(shè)計(jì)都有了快速發(fā)展，后續(xù)相繼研制了小型化和多通道設(shè)備，同時(shí)對于系統(tǒng)的自適應(yīng)穩(wěn)定控制研究也相當(dāng)成熟。正交合成的對消技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用。

正交合成是構(gòu)建等幅反向信號的一種技術(shù)形式，另一種廣泛應(yīng)用的技術(shù)形式是在近十幾年內(nèi)發(fā)展起來的采用自適應(yīng)濾波思想的多時(shí)延信號合成技術(shù)形式。

如圖4所示，在自適應(yīng)濾波器中，對輸入信號X(k)進(jìn)行不同的單位時(shí)間延遲，對延遲后的每個(gè)信號乘以對應(yīng)的控制系數(shù)Wn(K)，最后合成信號Y(k)。通過自適應(yīng)濾波器算法調(diào)節(jié)不同的權(quán)值，最后使得輸入信號合成的信號Y(k)與期望信號D(k)之間的差值E(k)趨于零。

圖4 自適應(yīng)濾波器[15]

Fig.4 Adaptive filter[15]

利用自適應(yīng)濾波的思想，用多個(gè)原始信號不同時(shí)延分量的信號進(jìn)行合成，利用自適應(yīng)濾波算法控制各個(gè)合成信號的權(quán)值大小，最后實(shí)現(xiàn)對原始信號的合成重建，用于實(shí)現(xiàn)合成對消[16]。典型的多時(shí)延信號合成框圖和信號波形合成示意圖分別如圖5和圖6所示。

圖5 多時(shí)延信號合成[16]

Fig.5 Combination of signals with different delay[16]

圖6 信號分量合成的波形示意[16]

Fig.6 Schematic diagram of signal combination[16]

該種方式的信號合成的表達(dá)式為

y=a(1)f(t-nΔt)+a(2)f(t-(n-1)Δt)+ …+a(2n-1)f(t+(n-1)Δt)+a(2n)f(t+nΔt)。

(1)

式中：f(t-nΔt)等參量表示原始信號在不同時(shí)間點(diǎn)的采樣；a(1)等參數(shù)表示這些不同時(shí)間點(diǎn)信號的權(quán)值。最后，所有這些信號合成信號y，并且通過自適應(yīng)濾波算法不斷去逼近期望信號，也即是原信號。同時(shí)要注意，合成表達(dá)式中是不包括原始信號分量的。該種技術(shù)方案中，也是僅需要對每個(gè)信號的幅度和正反向進(jìn)行調(diào)整。一些國內(nèi)外的學(xué)者和研究機(jī)構(gòu)把該種技術(shù)形式應(yīng)用到現(xiàn)在熱門的同時(shí)同頻全雙工技術(shù)的研究中，同時(shí)實(shí)現(xiàn)射頻域上和數(shù)字域上的信號對消[16-20]。

上面講到的兩種技術(shù)形式中，盡管一種是對信號進(jìn)行正交合成，另一種是采用自適應(yīng)濾波器的思想，利用不同時(shí)延的原始信號進(jìn)行合成，但總的來說兩種技術(shù)形式都是利用與原信號具有相關(guān)性的一組非相關(guān)信號進(jìn)行線性組合，形成期望信號。對消技術(shù)從最早的提出到現(xiàn)在應(yīng)用，用于構(gòu)建干擾信號的等幅反向信號的方法都是基于上述兩種技術(shù)形式。在硬件實(shí)現(xiàn)上，隨著電子技術(shù)的不斷進(jìn)步，最早用二極管搭建的衰減電路網(wǎng)絡(luò)，現(xiàn)在也可以用芯片實(shí)現(xiàn)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了更加靈活的數(shù)字控制。

對消技術(shù)的控制算法一直都采用比較經(jīng)典的最小均方(Least Mean Square，LMS)算法或者遞推最小二乘(Recursive Least Square，RLS)法自適應(yīng)濾波算法。不難看出，上面的兩種技術(shù)形式都與自適應(yīng)濾波中的信號合成形式類似，不論是正交信號還是時(shí)延信號都可以看成自適應(yīng)濾波中的信號分量，那么整個(gè)對消系統(tǒng)的控制權(quán)值的調(diào)整過程即是一個(gè)自適應(yīng)濾波器的權(quán)值迭代計(jì)算過程。一般在系統(tǒng)中采用LMS算法的居多，但是在一些具有局部最小值的情況中，多采用RLS算法。在自適應(yīng)對消技術(shù)的發(fā)展中，自適應(yīng)濾波算法被不斷改進(jìn)并且作為一種主要的控制算法廣泛用于對消的負(fù)反饋控制，用于實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定快速的自適應(yīng)對消[17-19,21]。

3 對消技術(shù)在電子信息系統(tǒng)中的應(yīng)用

由于對消技術(shù)具有信號相關(guān)性，并且可以實(shí)現(xiàn)對接收機(jī)濾波器通帶內(nèi)的干擾信號的抑制，因此，對消技術(shù)在一些使用場景中可以替代濾波器進(jìn)行使用。同時(shí)，在大型電子信息系統(tǒng)的系統(tǒng)電磁兼容設(shè)計(jì)中，可把對消技術(shù)與天線布局和濾波器技術(shù)一起作為系統(tǒng)的電磁兼容解決手段進(jìn)行綜合應(yīng)用，提升系統(tǒng)的實(shí)際工作性能，因此，對消技術(shù)在電子信息系統(tǒng)中的通信、雷達(dá)等多個(gè)技術(shù)領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用。

3.1 應(yīng)用于多種雷達(dá)系統(tǒng)電磁兼容

對消技術(shù)在雷達(dá)上的應(yīng)用，最典型的應(yīng)用是收發(fā)環(huán)路間的泄露信號對消[6,11,22]。除此之外，還廣泛應(yīng)用在無源探測雷達(dá)的直達(dá)波干擾對消和雷達(dá)系統(tǒng)中的旁瓣對消。

如圖7所示，在單天線的連續(xù)波雷達(dá)中，收發(fā)環(huán)路之間的隔離一般采用環(huán)形器，但是環(huán)形器的端口間隔離度一般，發(fā)射信號泄露會引起接收性能下降。采用對消技術(shù)，可以對泄露信號進(jìn)行抑制，提升接收機(jī)的性能。這個(gè)應(yīng)用也是對消技術(shù)在雷達(dá)上的一個(gè)典型應(yīng)用。

圖7 典型的雷達(dá)泄露對消框圖[22]

Fig.7 Typical schematic diagram of radar leakage cancellation[22]

雷達(dá)天線一般都采用相控陣天線，其具有低副瓣特性，但是有強(qiáng)信號通過副瓣進(jìn)入接收機(jī)后，仍然會干擾接收機(jī)的正常接收，影響有用信號的正常接收解析。針對這種情況，一種常用的工程方法是在雷達(dá)系統(tǒng)的相控陣天線附近裝備輔助接收天線，當(dāng)存在有意干擾的時(shí)候，調(diào)節(jié)輔助天線接收的信號，實(shí)現(xiàn)對天線旁瓣接收方向的干擾信號的抑制[23]。

對消技術(shù)在雷達(dá)中的另一個(gè)典型應(yīng)用是無源探測雷達(dá)中的直達(dá)波和多徑信號等的干擾對消。無源探測雷達(dá)系統(tǒng)本身不發(fā)射電磁波信號而只用外輻射源信號進(jìn)行目標(biāo)探測和跟蹤，這種采用被動(dòng)方式工作的無源探測雷達(dá)具有可寂靜探測、隱蔽性好、反隱身、抗干擾能力強(qiáng)、低空探測性能優(yōu)良的特點(diǎn)，但是其應(yīng)用中也存在著直達(dá)波干擾和多徑干擾等情況。該種雷達(dá)一般利用廣播等信號做為探測，一般情況下其探測到物體后，再返回接收天線的信號強(qiáng)度一般小于直達(dá)波的信號強(qiáng)度，對探測信號的正常接收和處理會受到影響，因此，在該類雷達(dá)的旁邊一般會配備一個(gè)參考天線，對接收下來的直達(dá)波信號和多徑信號進(jìn)行抑制，提高有用信號的正常接收和解析能力[24]。在如圖8所示的美軍“沉默哨兵”雷達(dá)中也采用了對消技術(shù)消除直達(dá)波信號等的影響。

圖8 沉默哨兵雷達(dá)[25]

Fig.8 Silent sentinel radar[25]

3.2 應(yīng)用于通信系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計(jì)

對消技術(shù)最早在工程方面的應(yīng)用即是在通信上的應(yīng)用。國外的早期研究可追溯到越南戰(zhàn)爭時(shí)期，由于當(dāng)時(shí)的通信業(yè)務(wù)繁忙，經(jīng)常使得整個(gè)通信頻段異常擁擠，面臨嚴(yán)重的發(fā)射機(jī)鄰道干擾問題。因此，RADC委托有關(guān)單位研究解決該問題，最后在1968年研制出具有自動(dòng)相位微調(diào)的開環(huán)干擾抵消系統(tǒng)。該系統(tǒng)在300 MHz的載頻上，實(shí)現(xiàn)了對鄰道干擾的抑制。這一應(yīng)用也促進(jìn)了對消技術(shù)的發(fā)展。工程化的正交調(diào)制信號合成技術(shù)的出現(xiàn)，改進(jìn)的閉環(huán)控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)成功，使得干擾對消技術(shù)在通信系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)入了實(shí)用化階段。

在加拿大通用動(dòng)力公司和美國聯(lián)合生產(chǎn)的海軍遠(yuǎn)征戰(zhàn)車中，有8條VHF通信鏈路，由于天線間隔離度不足，在系統(tǒng)中采用了2套4路的對消單元，用于抑制收發(fā)通道間耦合的干擾信號。同時(shí)，該系統(tǒng)還可適應(yīng)電臺的跳頻工作模式[23]。

美國的ZEGER ABRAMS公司也成功研制了可用于平臺通信系統(tǒng)共址兼容的干擾對消系統(tǒng)，該系統(tǒng)由4路對消單元組成，適應(yīng)美軍超短波電臺跳頻模式，最大可實(shí)現(xiàn)60 dB的對消性能，已經(jīng)在美軍的指揮裝甲車上實(shí)裝應(yīng)用。產(chǎn)品實(shí)物如圖9所示。

圖9 ZEGER ABRAMS公司的4路對消產(chǎn)品 [24]

Fig.9 Four paths cancellation product of ZEGER ABRAMS[24]

英國ERA公司研制了多種對消產(chǎn)品，包括小型化對消產(chǎn)品和多通道的對消產(chǎn)品。圖10為其研制的小型化設(shè)備，圖11為其在2006年為美國的海岸警衛(wèi)隊(duì)設(shè)計(jì)并制造的150～175 MHz頻段的8通道干擾抵消器。據(jù)介紹[14]，ERA公司生產(chǎn)的抵消器可在8通道同時(shí)工作時(shí)實(shí)現(xiàn)40 dB抵消比，當(dāng)干擾信號與有用信號相隔250 Hz時(shí)，有用信號只衰減3 dB。該種應(yīng)用極大地提高了頻率資源緊張時(shí)的頻率利用率。同時(shí)，該公司還在積極研發(fā)專用的信號調(diào)整芯片和控制芯片。

圖10 ERA公司的小型化對消產(chǎn)品

Fig.10 Minimized cancellation product of ERA

圖11 ERA的8通道對消器[14]

Fig.11 Eight paths cancellation product of ERA[14]

使干擾對消技術(shù)更加受到關(guān)注的一個(gè)應(yīng)用是其在美軍最新的電子戰(zhàn)飛機(jī)EA-18G中的應(yīng)用。EA-18G“咆哮者”是波音公司研制的新一代電子攻擊機(jī)，美國防部從2008年開始,用該飛機(jī)逐步替代EA-6B“徘徊者”。EA-6B在使用中的一個(gè)嚴(yán)重問題就是自身的電子戰(zhàn)系統(tǒng)工作時(shí)，相同頻段的通信系統(tǒng)會受到干擾導(dǎo)致通信功能無法正常使用。針對這一情況，波音公司在EA-18G上研制開發(fā)了干擾對消系統(tǒng)(Interference Cancellation System,INCANS)。在飛機(jī)的ALQ-99戰(zhàn)術(shù)干擾吊艙實(shí)施任務(wù)干擾的同時(shí)，通過INCANS系統(tǒng)抑制天線耦合的電子戰(zhàn)干擾，使得UHF通信系統(tǒng)此時(shí)仍然具備通信能力。干擾對消系統(tǒng)能使EA-18G在實(shí)施干擾的同時(shí)仍然保持與友軍的正常通信，這正是EA-18G成為下一代干擾機(jī)的關(guān)鍵因素之一，是干擾對消技術(shù)在機(jī)載平臺應(yīng)用的典范[26]。

3.3 應(yīng)用于全雙工移動(dòng)通信

從第三代移動(dòng)通信開始，現(xiàn)代移動(dòng)通信技術(shù)迅速發(fā)展，數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)發(fā)展尤其迅速。移動(dòng)通信數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)量的大量增加，給現(xiàn)有的移動(dòng)通信頻率規(guī)劃帶來了頻率資源緊張等問題。在現(xiàn)有移動(dòng)通信頻率規(guī)劃不變的情況下，如何提高頻率利用率是移動(dòng)通信的一個(gè)研究重點(diǎn)。在1997年的一份國外專利中指出，采用射頻干擾抑制技術(shù)結(jié)合數(shù)字干擾抑制技術(shù)進(jìn)行自干擾抑制，可以實(shí)現(xiàn)同時(shí)同頻收發(fā)信號的同時(shí)同頻全雙工通信。該專利中利用了對消技術(shù)中的干擾抑制具有相關(guān)性這一特點(diǎn)，在接收端對耦合過來的同一頻率發(fā)射信號進(jìn)行抑制，實(shí)現(xiàn)了比現(xiàn)有全雙工通信系統(tǒng)更好的頻率利用率。該專利出現(xiàn)后，國外[16-18]和國內(nèi)[19-20]的諸多學(xué)者和研究團(tuán)隊(duì)開展了該技術(shù)的深入研究。同時(shí)，同頻全雙工技術(shù)取得了快速發(fā)展，并且在WiFi和LTE等通信系統(tǒng)中得到了實(shí)驗(yàn)性應(yīng)用驗(yàn)證。

目前，全雙工技術(shù)已經(jīng)成為無線通信領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。國內(nèi)外多所大學(xué)的學(xué)者們都在積極地跟蹤這一技術(shù)，關(guān)于應(yīng)用于其中的對消技術(shù)的研究也更加深入。相信隨著研究的深入，高性能、小型化的對消技術(shù)和設(shè)備都將出現(xiàn)，并且在移動(dòng)通信中發(fā)揮巨大的作用。

3.4 應(yīng)用于系統(tǒng)電磁兼容設(shè)計(jì)

現(xiàn)代電子信息系統(tǒng)與幾十年前相比，功能集成化、綜合化。在任務(wù)執(zhí)行中，多個(gè)傳感器系統(tǒng)要保持態(tài)勢感知能力，系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計(jì)是一項(xiàng)無法跨過的工作。尤其是在特種飛機(jī)或者大型艦船上，同時(shí)裝備有通信、雷達(dá)、導(dǎo)航、電子戰(zhàn)等多種電子信息系統(tǒng)，多系統(tǒng)同時(shí)工作會造成整個(gè)平臺內(nèi)的電磁環(huán)境惡化，系統(tǒng)內(nèi)高靈敏度的收信機(jī)會受到其他發(fā)射機(jī)的主頻信號和寬帶噪聲的影響，造成接收機(jī)阻塞或者降靈，因此，在系統(tǒng)兼容設(shè)計(jì)中，需要采用專用的手段來提高系統(tǒng)間的電磁兼容性[27]。

如前所述的通信、雷達(dá)等系統(tǒng)中出現(xiàn)的兼容工作問題，在平臺中多個(gè)工作頻段重合的系統(tǒng)同時(shí)工作時(shí)，接收機(jī)會面臨更為嚴(yán)重的電磁兼容問題。為了提高收發(fā)信道間的隔離，需要應(yīng)用到多種電磁兼容技術(shù)手段：從發(fā)射信道進(jìn)行設(shè)計(jì)出發(fā)，先利用天線布局提高系統(tǒng)的隔離度，再利用發(fā)射濾波器和接收濾波器分別抑制帶外發(fā)射和帶外干擾接收，在抑制不足的情況下，采用對消技術(shù)進(jìn)行通帶內(nèi)的干擾抑制。未來的大型電子系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計(jì)會發(fā)展成為以系統(tǒng)兼容工作指標(biāo)為目標(biāo)，綜合應(yīng)用多種電磁兼容專項(xiàng)技術(shù)手段進(jìn)行收發(fā)信道的兼容工作設(shè)計(jì)的電磁兼容設(shè)計(jì)模式。這也是促進(jìn)對消技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展的方向。

4 對消技術(shù)的未來研究方向

干擾對消技術(shù)由于是對干擾信號進(jìn)行采樣對消，因此，其與干擾信號具有非常強(qiáng)的自相關(guān)性，正如文獻(xiàn)中所提到的，對干擾信號進(jìn)行抑制時(shí)，對有用信號基本上不產(chǎn)生影響。鑒于其技術(shù)特點(diǎn)，對消技術(shù)后續(xù)的研究發(fā)展趨勢如下：

(1)模塊化和集成化

微電子技術(shù)的發(fā)展使得以往的功能電路逐漸被芯片取代。器件的規(guī)模在不斷減小，但是其所實(shí)現(xiàn)的功能卻逐漸增強(qiáng)。目前已經(jīng)出現(xiàn)了對消設(shè)備中的正交信號調(diào)制功能芯片化的趨勢，可以相信，未來的殘差抑制檢測、自適應(yīng)控制等功能也會逐漸芯片化或者功能電路小型化，從而使得整個(gè)對消功能可以模塊化和集成化，推進(jìn)其在更多場景中的應(yīng)用。

(2)寬帶高性能對消技術(shù)研究

在現(xiàn)有的諸多文獻(xiàn)和報(bào)道中，實(shí)現(xiàn)的對消比一般平均為40～50 dB，但是系統(tǒng)所實(shí)現(xiàn)的對消帶寬一般不超過3%。在未來以移動(dòng)通信為代表的電子信息系統(tǒng)中，同時(shí)同頻全雙工的需求使得寬帶對消必須工程實(shí)用。研究如何采用技術(shù)手段拓展對消帶寬，并且穩(wěn)定地實(shí)現(xiàn)高對消比的性能是未來對消技術(shù)研究的一個(gè)方向。

(3)綜合化應(yīng)用

未來的電子信息系統(tǒng)一定是集成化、綜合化、緊耦合的狀態(tài)。對消技術(shù)作為一種可應(yīng)用于系統(tǒng)電磁兼容的專項(xiàng)技術(shù)，如何將其與其他電磁兼容手段融合，最大化地發(fā)揮各自的效能，綜合應(yīng)用于系統(tǒng)電磁兼容設(shè)計(jì)，提升系統(tǒng)平臺的作戰(zhàn)能力，是未來系統(tǒng)電磁兼容設(shè)計(jì)中應(yīng)關(guān)注的重點(diǎn)方向。

5 結(jié)束語

對消技術(shù)作為一項(xiàng)系統(tǒng)電磁兼容專項(xiàng)技術(shù)，經(jīng)過幾十年的發(fā)展，已經(jīng)廣泛應(yīng)用在通信、雷達(dá)等多個(gè)技術(shù)領(lǐng)域。隨著相關(guān)電子技術(shù)和信號處理技術(shù)的進(jìn)步，未來的對消技術(shù)發(fā)展將逐步向集成化和小型化方向發(fā)展，并且會在模擬領(lǐng)域和數(shù)字領(lǐng)域綜合成熟應(yīng)用。對消技術(shù)不僅可以單獨(dú)解決一些系統(tǒng)電磁兼容問題，還可以與其他電磁兼容專項(xiàng)技術(shù)綜合應(yīng)用于大型電子信息系統(tǒng)電磁兼容設(shè)計(jì)，更大程度地提升系統(tǒng)的頻率資源利用率和系統(tǒng)效能。

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WANG Hui was born in Beijing,in 1986. She received the M.S. degree in Purdue University，USA,in 2009. She is now an engineer.Her research concerns information security.

Email:76601510@qq.com

Development and Applications of Interference Cancellation Technology for Electronic Information Systems

WANG Hui

(National Computer Network and Information Security Management Center,Beijing 100029,China)

As an important technological means in electromagnetic compatibility(EMC) design of electronic information system(EIS),interference cancellation technology is characterized by high spectrum efficiency and strong signal autocorrelation.This paper analyzes both the orthogonal signal combination and multi-delay signal combination forms of interference cancellation technology,summarizes its the applications in EIS,communication and radar,and presents its developing directions,including modularization and integration,wideband high performance cancellation technology and comprehensive application,in hope of providing reference for those engaged in this field.

electronic information system；interference cancellation；electromagnetic compatibility design;development and application

10.3969/j.issn.1001-893x.2016.12.019

王慧.電子信息系統(tǒng)中干擾對消技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用[J].電訊技術(shù)，2016,56(12):1409-1416.[WANG Hui.Development and applications of interference cancellation technology for electronic information systems[J].Telecommunication Engineering,2016,56(12):1409-1416.]

2016-07-15；

2016-11-24 Received date:2016-07-15；Revised date：2016-11-24

TN97

A

1001-893X(2016)12-1409-08

王 慧(1986—)，女，北京人，2009年于普渡大學(xué)獲電氣與計(jì)算機(jī)工程專業(yè)碩士學(xué)位，現(xiàn)為工程師，主要從事信息安全領(lǐng)域的研究。

**通信作者：76601510@qq.com Corresponding author：76601510@qq.com