甚高频无线电台干扰对消装置的制作方法

本发明属于电路设计与设备级电磁兼容技术领域，具体涉及一种甚高频无线电台干扰对消装置。

背景技术：

甚高频电磁波信号具有类似于光波的直线传播特性，稳定性高、受外界条件影响较小。甚高频无线电台主要运用于广播电视、军事和现代航空领域中。特别是在航空和军事领域，对甚高频电台的实时通信性能要求极高。在机场调度中，甚高频电台主要用于飞机在飞行过程中与地面之间能够时刻保持联系，以实现机场调度。指挥塔台与起降飞机的甚高频通信被干扰或中断可能危及航班的正常飞行秩序，甚至造成严重事故。在军事领域，甚高频电台常用于各移动作战台(如舰艇、战车等)之间的视距通信，可实现话音、数据和图像等信息的传输。特别是在战车等小型移动作战平台中，甚高频电台是其主要、甚至唯一的通信手段。因此，要求多部甚高频电台可以同时工作，以实现战时信息的随时上传和接收。

甚高频电台通常采用半双工的形式工作，一台甚高频电台既是发射源，又是接收机。在上述甚高频电台密集使用的场合，当多部甚高频电台同时工作时，甚高频通信邻频道干扰、接收机互调干扰严重，会造成通信质量下降、甚至通信信号彻底中断的情况。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。与之对应，目前解决甚高频电台间干扰问题的主要方法是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。

自适应辐射干扰对消技术是解决上述甚高频电台间干扰问题的有效技术途径。自适应干扰对消装置利用干扰信号和参考信号的相关性，可自适应跟踪并滤除进入接收机的一个多个邻频道干扰信号，也可以消除接收机互调干扰。现有的甚高频电台大量使用收发天线同口的形式，因此一个电台既是干扰源也是敏感设备。使用射频对消装置时，既需要在天线与电台接口处进行干扰取样，还需要进行对消信号注入。现有的中国专利超短波电磁干扰对消装置(申请号201010198092.0)、一种多通道干扰对消装置(申请号201518001239.6)、共址耦合干扰对消装置(申请号201518001240.9)、自适应宽带干扰对消装置(申请号201320001505.0)、一种自适应干扰对消装置及其调试方法(申请号201110223502.7)等中的干扰取样和对消信号注入部分均是分别串接在发射天线和接收天线端。专利(申请号201710846705.9)考虑了收发同口天线中干扰取样和对消信号注入的问题，但该专利用于多部电台共用一根接收天线的情况。而甚高频电台由于需要进行数据传输，当多部甚高频电台同时进行输出收发时，则每部电台需要配备独立的天线。上述发明均不适用于处理具有独立天线且收发同口的甚高频电台间的干扰抑制。

技术实现要素：

本发明的目的就是针对现有技术的缺陷，提供一种甚高频无线电台干扰对消装置，以消除多部甚高频无线电台间的邻频道干扰和接收机互调干扰。

本发明提供了一种甚高频无线电台干扰对消装置，其特征在于包括

收发切换模块、干扰取样模块、干扰对消模块、合成与反馈模块和控制模块；收发切换模块的输入端连接有n个天线和n个电台，收发切换模块的干扰输出端与合成与反馈模块的的干扰输入端相连，收发切换模块的误差直通输入端分别与合成与反馈模块的误差直通输出端相连，收发切换模块的发射输出端与干扰取样模块的取样输入端相连，收发切换模块的控制输入端与控制模块的收发切换控制输出端相连；所述干扰取样模块直通输出端与收发切换模块的发射直通输入端相连，干扰取样模块的参考输出端与干扰对消模块的参考输入端相连；所述干扰对消模块的对消输出端与合成与反馈模块的对消输入端相连，干扰对消模块的误差输入端与合成与反馈模块的差反馈输出端相连；

控制模块的输入端接受电台收发信号，用于实时监控n个电台的收发状态，并根据所有电台的收发状态信息实施对收发切换模块的控制；所述收发切换模块根据控制模块提供的甚高频电台收发状态指令，在电台发射和接收的时候，分别将干扰取样模块和合成与反馈模块串接入电台和天线之间，用于干扰取样和干扰对消；所述干扰取样模块用于对电台发射信号进行取样，并将取样信号分配到干扰对消模块的各对消通道；所述干扰对消模块用于生成射频对消信号；所述合成与反馈模块用于合成干扰信号与对消信号并对合成后的误差信号进行取样。

所述收发切换模块设有n个天线接口和n个电台接口，分别与n个天线和电台一一对应连接；收发切换模块设有n个干扰输出端，分别与合成与反馈模块的n个干扰输入端一一对应相连；收发切换模块设有n个误差直通输入端，分别与合成与反馈模块的n个误差直通输出端一一对应相连；收发切换模块设有n个发射输出端，分别与干扰取样模块的n个取样输入端一一对应相连；收发切换模块设有n个发射直通输入端，分别与合成与反馈模块的n个取样直通输出端一一对应相连；

干扰取样模块设有n个取样直通输出端，分别与收发切换模块的n个发射直通输入端一一对应相连；干扰取样模块设有m个参考输出端，分别与干扰对消模块的m个参考输入端一一对应相连；其中，当n等于2时，取m为2；当n大于2时，取m＝n²，m应大于n个收发同口电台之间最多可能同时出现的干扰通道数量，一个干扰通道数量则表示一个发射电台对一个接收电台的干扰；

干扰对消模块的第1至第m对消输出端分别与合成与反馈模块的第1至第m对消输入端相连，其第1至第m误差输入端分别与合成与反馈模块的第1至第m误差反馈输出端相连。

所述收发切换模块包括n个独立的收发切换子模块；其中每个收发切换子模块设置有一个天线接口、一个电台接口、一个干扰输出端、一个误差直通输入端、一个发射输出端、一个发射直通输入端、一个控制输入端；

每个收发切换子模块的天线接口与天线相连，其电台接口与电台相连，其干扰输出端与合成与反馈模块的干扰输入端相连，其误差直通输入端与合成与反馈模块的误差直通输出端相连，其发射输出端与干扰取样模块的取样输入端相连，其发射直通输入端与合成与反馈模块的取样直通输出端相连，其控制输入端与控制模块的收发切换控制输出端相连。

所述干扰取样模块包括n个独立的射频耦合器和若干功分器；其中

所述n个射频耦合器的输入端即干扰取样模块的n个取样输入端，n个射频耦合器的直通输出端为干扰取样模块的n个的取样直通输出端；n个射频耦合器耦合输出端分别与功分器输入端相连，用于对各干扰发射源取样；

所述功分器的输出端与干扰对消模块的参考输入端相连，根据各电台之间的相互干扰情况，将输入的n路干扰耦合取样信号分配到对消模块对应的m个参考输入端。

所述干扰对消模块包括m个对消通道；其中，所述一路对消通道的误差反馈输入端与合成与反馈模块的误差反馈输出端相连，其对消输出端根据电台间相互干扰关系与合成与反馈模块对应的对消输入端相连，作为多路对消信号的一部分以合成干扰对消信号。

所述合成与反馈模块包括n个多路合成器、n个2路合成器、n个反馈耦合器、n个n路功分器、n个带通滤波器、n个输入限幅器、n个低噪声放大器和n个输出限幅器；其中

所述多路合成器，其输入端与干扰对消模块输出端相连，其输出端与2路合成器输入端相连，用于合成多路对消信号，并生成多干扰源对消信号；

所述2路合成器，其第一输入端即合成与反馈模块的干扰输入端，其第二输入端与合成分配模块的输出端相连，其输出端与反馈模块的输入端相连，用于将干扰信号与对消信号成；

所述反馈耦合器的输入端即反馈模块的输入端，反馈耦合器的耦合输出端与n路功分器的输入端相连、反馈耦合器的直通输出端与带通滤波器的输入端相连、带通滤波器的输出端与输入限幅器的输入端相连、输入限幅器的输出端与低噪声放大器的输入端相连、低噪声放大器的输出端与输出限幅器的输入端相连、输出限幅器的输出端即反馈模块的直通输出端、n路功分器的输出端即合成与反馈模块的误差反馈输出端，n路功分器的n个输出端分别与干扰对消模块的n个误差反馈输入端相连，且该n路误差反馈输入端分别对应于不同的n个不同发射源或n个不同的电台，用于提取对消剩余信号样本作为对消通道自适应控制用。

所述独立切换子模块包括四个单刀双掷射频开关，分为第一射频开关、第二射频开关、第三射频开关和第四射频开关；其中，

所述第一射频开关的c端即收发切换模块的天线接口，第一射频开关的no端与第四射频开关的c端相连、第一射频开关的nc端与第二射频开关的nc端相连、第四射频开关的no端即收发切换模块的发射直通输入端、第一射频开关的nc端即收发切换模块的干扰输出端、第二射频开关的c端即收发切换模块的电台接口、第二射频开关的no端与第三射频开关的c端相连、第三射频开关的no端和nc端分别为收发切换模块的发射输出端和误差直通输出端、上述四个射频开关的控制端与控制模块的控制输出端相连，用于实现电台和天线的收发切换。

所述干扰取样模块，当n等于2时，包括2个独立的耦合器；其中

所述耦合器的输入端即干扰取样模块的取样输入端，其直通输出端即干扰取样模块的取样直通输出端，其耦合输出端与取样分配模块的输入端相连，用于对干扰信号取样。

所述干扰取样模块，当n大于2时，包括n个耦合器和n个n路功分器；其中

所述耦合的输入端即干扰取样模块的取样输入端，其直通输出端即干扰取样模块的取样直通输出端，其耦合输出端与n路功分器的输入端相连，用于对干扰信号取样；

所述n个n路功分器的输出端即为干扰取样模块的输出端，用于将干扰取样信号分配到各对消通道。

所述干扰对消模块，其特征在于：包括至少m个通道，一对消通道的误差反馈输入端与合成与反馈模块的误差反馈输出端相连，其对消输出端与合成与反馈模块的对消输入端相连，用于生成射频干扰对消信号。

所述合成与反馈模块，当n＝2时，包括2个2路合成器、2个反馈耦合器、2个带通滤波器、2个输入限幅器、2个低噪声放大器和2个输出限幅器；其中，

所述2路合成器的第一输入端即合成与反馈模块的干扰输入端，其第二输入端即合成与反馈模块的对消输入端、其输出端与反馈耦合器的输入端相连，用于将干扰信号与对消信号合成；

所述反馈耦合器的耦合输出端即合成与反馈模块的误差反馈输出端、反馈耦合器的直通输出端与带通滤波器的输入端相连、带通滤波器的输出端与输入限幅器的输入端相连、输入限幅器输出度与低噪声放大器的输入端相连、低噪声放大器的输出端与输出限幅器的输入端相连、输出限幅器的输出端即合成与反馈模块的误差直通输出端，用于提取对消剩余信号样本作为对消通道自适应控制用。

所述合成与反馈模块，其特征在于：当n＞2时，包括n个n路合成器、n个2路合成器，n个反馈耦合器、n个带通滤波器、n个输入限幅器、n个低噪声放大器、n个输出限幅器和n个n路功分器；其中

所述n路合成器的n个输入端即合成与反馈模块的n个对消输入端，与干扰对消模块的n个对消输出端相连，且该n路对消输出分别对应于不同的n个不同发射源或n个不同的电台，用于合成不同对消通道的对消信号，形成可对消多干扰源的对消信号；

所述2路合成器的第一输入端即合成与反馈模块的干扰输入端，其第二输入端即合成与反馈模块的对消输入端、其输出端与反馈耦合器的输入端相连，用于将干扰信号与对消信号合成；

所述反馈耦合器的耦合输出端与n路功分器的输入端相连、反馈耦合器的直通输出端与带通滤波器的输入端相连、带通滤波器的输出端与输入限幅器的输入端相连、输入限幅器输出度与低噪声放大器的输入端相连、低噪声放大器的输出端与输出限幅器的输入端相连、输出限幅器的输出端即合成与反馈模块的误差直通输出端，n路功分器的输出端即合成与反馈模块的误差反馈输出端，n路功分器的n个输出端分别与干扰对消模块的n个误差反馈输入端相连，且该n路误差反馈输入端分别对应于不同的n个不同发射源或n个不同的电台，用于提取对消剩余信号样本作为对消模块的自适应控制用。

本发明可用于消除收发同口电台之间的相互干扰；本发明可用于消除具有独立天线且收发同口的甚高频电台间的干扰抑；本发明可消除发射电台对临近接收电台造成的阻塞干扰、邻频道噪声干扰以及多部发射电台进入接收机造成的接收机互调干扰。

附图说明

图1为本发明实施例中甚高频无线电台干扰对消装置结构框图；

图2为本发明实施例中收发切换模块结构框图；

图3为本发明实施例中收发切换子模块结构框图；

图4为本发明实施例中一干扰取样模块结构框图；

图5为本发明实施例中另一干扰取样模块结构框图；

图6为本发明实施例中干扰对消模块结构框图；

图7为本发明实施例中一合成与反馈模块结构框图；

图8为本发明实施例中另一合成与反馈模块结构框图。

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。

图1为本发明一实施例的结构框图：包括收发切换模块1、干扰取样模块2、干扰对消模块3、合成与反馈模块4和控制模块5；其中

所述收发切换模块1的第1至第n天线接口，n为≥2的整数，分别与第1至第n天线相连，其第1至第n电台接口分别与第1电台和第n电台相连，其第1至第n干扰输出端分别与合成与反馈模块4的第1至第n干扰输入端相连，其第1至第n误差直通输入端分别与合成与反馈模块4的第1至第n误差直通输出端相连，其第1至第n发射输出端分别与干扰取样模块2的第1至第n取样输入端相连，其第1至第n发射直通输入端分别与合成与反馈模块4的第1至第n取样直通输出端相连，其控制输入端与控制模块5的收发切换控制输出端相连；

所述干扰取样模块2的第1至第n取样输入端分别与收发切换模块1的第1至第n的发射输出端相连，其第1至第n取样直通输出端分别与收发切换模块1的第1至第n的发射直通输入端相连，其第1至第n²参考输出端分别与对消模块3的第1至第n²参考输入端相连，用于对电台发射信号进行取样，并将取样信号分配到权值模块的各对消通道；

所述干扰对消模块3的第1至第n²参考输入端分别与干扰取样模块2的第1至第n²参考输出端相连，其第1至第n²对消输出端分别与合成与反馈模块4的第1至第n2对消输入端相连，其第1至第n²误差输入端分别与合成与反馈模块4的第1至第n²误差反馈输出端相连，用于生成射频对消信号；

所述合成与反馈模块4的第1至第n干扰输入端分别与收发切换模块2的第1至第n干扰输出端相连，其第1至第n误差直通输出端分别与收发切换模块1的第1至第n误差直通输入端相连，其第1至第n2对消输入端分别与干扰对消模块3的第1至第n2对消输出端相连，其第1至第n²误差反馈输出端分别与干扰对消模块3的第1至第n²误差反馈输入端相连；用于合成干扰信号与对消信号并对合成后的误差信号进行取样；

所述控制模块5的收发切换控制输出端与收发切换模块1的控制输入端相连，其输入端为电台收发切换信号，用于实时监控n个电台的收发状态，并根据所有电台的收发状态信息实施对收发切换模块的控制；

进一步地，所述收发切换模块1一实施例的结构框图如图2，包括n个独立的收发切换子模块11；其中，所述收发切换子模块1的天线接口与一天线相连，其电台接口与一电台相连，其干扰输出端与合成与反馈模块4的一干扰输入端相连，其误差直通输入端与合成与反馈模块4的一误差直通输出端相连，其发射输出端与干扰取样模块2的一取样输入端相连，其发射直通输入端与干扰取样模块2的一取样直通输出端相连，其控制输入端与控制模块5的收发切换控制输出端相连；其中：

所述收发切换子模块11一实施例的结构框图如图3所示，包括四个单刀双掷射频开关111～114；其中，所述射频开关111的公共端(c端)即收发切换模块1的一天线接口，射频开关111的常开端(no端)与射频开关114的c端相连、射频开关111的常闭端(nc端)与射频开关112的nc端相连、射频开关114的no端即收发切换模块1的一发射直通输入端、射频开关114的nc端即收发切换模块1的一干扰输出端、射频开关112的c端即收发切换模块1的一电台接口、射频开关112的no端与射频开关113的c端相连、射频开关113的no端和nc端分别为收发切换模块1的一发射输出端和一误差直通输出端；

本例中，当射频开关111和射频开关112均掷向nc端时，收发切换子模块11处于旁路状态，即电台通过射频开关111和112直接与天线相连；当射频开关111、112、113和114均掷向no端时，收发切换子模块11处于取样状态；当射频开关111掷向no端、射频开关114掷向nc端、射频开关113掷向nc端、射频开关112掷向no端时，收发切换子模块11处于对消状态；

当n＝2时，所述干扰取样模块2一实施例的结构框图如图4所示，包括2个独立的耦合器21；所述耦合21的输入端即干扰取样模块2的一取样输入端，其直通输出端即干扰取样模块2的一取样直通输出端，其耦合输出端与干扰对消模块3的一参考输入端相连，用于对发射源进行干扰取样；

当n＞2时，所述干扰取样模块2一实施例的结构框图如图5所示，包括n个耦合器21和n个n路功分器22；其中

所述耦合21的输入端即干扰取样模块2的一取样输入端，其直通输出端即干扰取样模块2的一取样直通输出端，其耦合输出端与一n路功分器的输入端相连；

所述n个n路功分器22的输出端即为干扰取样模块2的输出端；

所述干扰对消模块3一实施例的结构框图如图6所示，包括n²个对消通道31，一对消通道31的误差反馈输入端与合成与反馈模块4的一误差反馈输出端相连，其对消输出端与合成与反馈模块4的一对消输入端相连，用于生成射频干扰对消信号；

本例中，所述对消通道可采用专利(申请号201518001239.6)中的对消通道结构。

当n＝2时，所述合成与反馈模块4一实施例的结构框图如图7所示，包括2个2路合成器41、2个反馈耦合器42、1个带通滤波器43、1个输入限幅器44、1个低噪声放大器45和1个输出限幅器46；其中，

所述2路合成器41的第一输入端即合成与反馈模块4的一干扰输入端，其第二输入端即合成与反馈模块4的一对消输入端、其输出端与反馈耦合器42的输入端相连，用于将干扰信号与对消信号合成；

所述反馈耦合器42的耦合输出端即合成与反馈模块4的误差反馈输出端、反馈耦合器42的直通输出端与带通滤波器43的输入端相连、带通滤波器43的输出端与输入限幅器44的输入端相连、输入限幅器44输出度与低噪声放大器45的输入端相连、低噪声放大器45的输出端与输出限幅器46的输入端相连、输出限幅器46的输出端即合成与反馈模块4的误差直通输出端，用于提取对消剩余信号样本作为对消通道自适应控制用；

当n＞2时，所述合成与反馈模块4一实施例的结构框图如图8所示，包括n个n路合成器47、n个2路合成器41，n个反馈耦合器42、n个带通滤波器43、n个输入限幅器44、n个低噪声放大器45、n个输出限幅器46和n个n路功分器48；其中

所述n路合成器47的n个输入端即合成与反馈模块4的n个对消输入端，与干扰对消模块的n个对消输出端相连，且该n路对消输出分别对应于不同的n个不同发射源或n个不同的电台，用于合成不同对消通道的对消信号，形成可对消多干扰源的对消信号；

所述2路合成器41的第一输入端即合成与反馈模块4的一干扰输入端，其第二输入端即合成与反馈模块4的一对消输入端、其输出端与反馈耦合器42的输入端相连，用于将干扰信号与对消信号合成；

所述反馈耦合器42的耦合输出端与n路功分器48的输入端相连、反馈耦合器42的直通输出端与带通滤波器43的输入端相连、带通滤波器43的输出端与输入限幅器44的输入端相连、输入限幅器44输出端与低噪声放大器45的输入端相连、低噪声放大器45的输出端与输出限幅器46的输入端相连、输出限幅器46的输出端即合成与反馈模块4的误差直通输出端，n路功分器48的输出端即合成与反馈模块4的误差反馈输出端，n路功分器48的n个输出端分别与干扰对消模块3的n个误差反馈输入端相连，且该n路误差反馈输入端分别对应于不同的n个不同发射源或n个不同的电台，用于提取对消剩余信号样本作为对消模块3的自适应控制用。

本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。