基于DBF技术实现宽带相控阵天线抗干扰功能研究

宽带相控阵天线自身实现抗干扰功能是通信相控阵天线领域发展的重要方向。而抗干扰的核心是采用数字波束形成(DBF, Digital Beam Forming)技术形成零陷。同时要抗n干扰，必须有至少n + 1个自由度，利用n + 1个子阵空间自由度进行空域自适应抗干扰处理，由于阵列空域自由度排布特殊性，因此需采用频域抗干扰与空域自适应抗干扰相结合的方法实现抗n干扰功能。文章对相控阵天线自身抗3干扰方法进行研究，通过仿真结果验证采用频域抗干扰与空域自适应抗干扰相结合的方法可实现相控阵天线自身抗3干扰。

用于通信领域的相控阵天线不具备自身抗干扰功能，在使用过程中空间会带来多个干扰，这对后端信号的调制解调带来很大困难。若在天线系统中增加一个抗干扰系统，这不仅增加了天线系统本身的结构尺寸，而且在安装不合理会影响天线系统的性能指标，故相控阵天线自身抗干扰功能亟待解决。此次研究抗3 干扰， 采用数字波束形成(DBF, Digital Beam Forming)技术形成波束零陷来实现[1] [2] [3] [4]， 将天线阵面分为4 个子阵，使其形成4 个自由度，由于阵列空域自由度排布特殊，自适应DBF 处理对3 个干扰的位置有一定限制， 因此此次研究采用频域自适应滤波 + 空域自适应DBF 的方案进行抗干扰处理， 其中频域自适应滤波处理主要从频率维对4 路输入信号进行频域滤波处理，通过对干扰信号在频域进行检测、滤波等处理实现自适应抗干扰功能， 其抗干扰效果与干扰的来波方向无关， 主要与干扰类型(带宽)、信号强度等因素有关。频域自适应滤波处理一方面可抑制频域强干扰，另一方面也可有效降低后续空域自适应抗干扰的压力。

2. 频域抗干扰性能分析 2.1. 频域抗干扰处理流程 频域抗干扰是从接收信号的频率维角度，基于有效信号与干扰的能量、带宽等先验信息，对干扰进行检测并提取干扰频率，从而进行干扰抑制。

本研究中，频域抗干扰处理主要在FPGA 和DSP 中实现，其中DSP 主要完成对FPAG 截取的部分数据进行频谱分析、干扰频点检测及频域滤波策略的制定，FPGA 则实现对接收信号进行连续的频谱分析、信道滤波及信道综合等处理。

DSP 部分频域抗干扰处理具体流程如下图1 所示。

在FPGA 内部频域抗干扰处理具体流程如下图2 所示。

由图1 和图2 可以看出，频域抗干扰性能主要与频谱分析性能、干扰频点检测性能以及频谱置零策略等几方面有关。下面将分别对其进行分析评估。