電子信息系統(tǒng)干擾對(duì)消技術(shù)

孫士華

摘要：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(duì)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)。文章主要對(duì)干擾對(duì)消技術(shù)在電子信息系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行了探究，希望對(duì)電子信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)具有積極的促進(jìn)作用。

關(guān)鍵詞：電子信息系統(tǒng)；干擾對(duì)消技術(shù)；電磁兼容

一、干擾對(duì)消技術(shù)在電子信息系統(tǒng)中的應(yīng)用必要性分析

過去的電子信息平臺(tái)存在一定的技術(shù)限制，其系統(tǒng)中配備的無線電設(shè)備數(shù)量較少，通常使用的技術(shù)都是濾波器技術(shù)以及天線布局技術(shù)，通過這兩種技術(shù)才能同時(shí)兼容多個(gè)無線電設(shè)備。隨著當(dāng)前電子信息技術(shù)的飛速進(jìn)步，電子信息系統(tǒng)設(shè)備的應(yīng)用范圍處于逐漸擴(kuò)大的狀態(tài)，與此同時(shí)，其系統(tǒng)接收靈敏度的動(dòng)態(tài)范圍以及頻段的綜合利用率都有了顯著的提升。當(dāng)前電子信息系統(tǒng)中電磁兼容設(shè)計(jì)的重要方向就是平臺(tái)及接收機(jī)設(shè)備的共址兼容設(shè)計(jì)。過去的濾波器技術(shù)的主要形式有微帶形式以及腔體形式，隨著技術(shù)水平的發(fā)展已經(jīng)轉(zhuǎn)化成為當(dāng)下的低溫共燒陶瓷技術(shù)、交叉耦合技術(shù)以及微機(jī)電技術(shù)，這種類型的濾波器技術(shù)的帶外抑制能力有了顯著的升高，但是對(duì)于同頻帶干擾源不具備有效抑制作用，此時(shí)應(yīng)用干擾對(duì)消技術(shù)是最為合適的。這種技術(shù)能夠準(zhǔn)確采集干擾信號(hào)，然后與其合成對(duì)消，其對(duì)于干擾強(qiáng)度較強(qiáng)或者頻率間隔較小的干擾信號(hào)抑制效果非常突出。

干擾對(duì)消技術(shù)具有選擇性特征，近年來在行業(yè)領(lǐng)域內(nèi)的發(fā)展非常迅速，這種技術(shù)不但被應(yīng)用在固定的通信站中，其應(yīng)用范圍已經(jīng)擴(kuò)張到了艦船平臺(tái)和航空信息平臺(tái)的技術(shù)領(lǐng)域當(dāng)中。濾波器技術(shù)、天線布局技術(shù)與干擾對(duì)消技術(shù)的交叉使用，對(duì)于當(dāng)代電子信息的發(fā)展具有積極的促進(jìn)作用。

二、干擾對(duì)消技術(shù)重要組成部分

1、閉環(huán)控制技術(shù)

對(duì)于電子信息系統(tǒng)來說，調(diào)整信號(hào)的過程非常復(fù)雜，信號(hào)調(diào)整期間可能面臨多種干擾因素，因此在實(shí)際操作的時(shí)候必須謹(jǐn)慎處理。想要令干擾對(duì)消技術(shù)在電子信息系統(tǒng)中的優(yōu)勢(shì)充分體現(xiàn)出來，技術(shù)人員需要添加一個(gè)反饋回路，將其設(shè)置在控制系統(tǒng)中。在系統(tǒng)中進(jìn)行參數(shù)預(yù)設(shè)的時(shí)候，要借助數(shù)字控制的方式來實(shí)現(xiàn)。為了優(yōu)化控制效果，技術(shù)人員必須選擇合理科學(xué)的控制算法，才能最大程度提升系統(tǒng)的延展性。反饋電路設(shè)置成功之后，技術(shù)人員要對(duì)回路進(jìn)行指標(biāo)參數(shù)設(shè)置，以充分保證系統(tǒng)的安全性，以及運(yùn)行的穩(wěn)定性。在此期間技術(shù)人員需要注意一個(gè)問題，因?yàn)殚_環(huán)系統(tǒng)的整體框架比較單一，想要令其保持穩(wěn)定狀態(tài)，一般需要進(jìn)行輔助校準(zhǔn)，但是這樣的操作會(huì)令系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)變得更加復(fù)雜，為了解決這種技術(shù)難題，使用閉環(huán)控制技術(shù)最為合適。

2、合成矢量控制技術(shù)

對(duì)于干擾對(duì)消技術(shù)來說，對(duì)消比是其中的關(guān)鍵控制參數(shù)。在系統(tǒng)中應(yīng)用該項(xiàng)技術(shù)的時(shí)候，該項(xiàng)參數(shù)的變化直接決定了最終的對(duì)消效果，因此技術(shù)人員在應(yīng)用過程中必須時(shí)刻關(guān)注對(duì)消比的變化。與此同時(shí)，如果電子信息系統(tǒng)中使用了對(duì)消設(shè)備，那么對(duì)消比就會(huì)出現(xiàn)，這時(shí)設(shè)備在進(jìn)行信息采樣的過程中就會(huì)出現(xiàn)干擾信號(hào)，想要消除這種干擾信號(hào)，通常要使用合成矢量技術(shù)進(jìn)行控制。一般來說，實(shí)際對(duì)消的效果與矢量值之間的關(guān)系是反比例關(guān)系，即矢量值越大，對(duì)消效果越差，反之，則效果就越好。在對(duì)干擾信息進(jìn)行采集的時(shí)候，對(duì)消設(shè)備需要先調(diào)整矢量信號(hào)，然后才能實(shí)現(xiàn)既定效果。當(dāng)矢量位置位于正交坐標(biāo)下方的時(shí)候，技術(shù)人員必須進(jìn)行指標(biāo)調(diào)整。首先，需要調(diào)整矢量的幅度，然后再調(diào)整正交坐標(biāo)，這兩方面調(diào)整結(jié)束之后，兩路信號(hào)的傳輸方向也要進(jìn)行調(diào)整，上述調(diào)整全部結(jié)束之后，才能達(dá)到理想的對(duì)消狀態(tài)。

三、干擾對(duì)消技術(shù)在電子信息系統(tǒng)的具體應(yīng)用分析

1、優(yōu)化全雙工通信技術(shù)

當(dāng)前現(xiàn)代移動(dòng)通訊技術(shù)處于飛速發(fā)展的狀態(tài)，其中位于領(lǐng)跑地位的就是數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)。由于移動(dòng)通信數(shù)量的劇增，導(dǎo)致通信頻率的資源異常緊張。為了解決這種情況，當(dāng)前對(duì)于移動(dòng)通信行業(yè)來說最為重要的研究發(fā)展方向就是合理開發(fā)現(xiàn)有通信資源。

通過調(diào)查得知，通過將數(shù)字干擾抑制技術(shù)與干擾對(duì)消技術(shù)相結(jié)合，能夠?qū)崿F(xiàn)自干擾抑制，與此同時(shí)，還能夠?qū)崿F(xiàn)同時(shí)同頻的全雙工通信。這種技術(shù)的抑制屬性實(shí)現(xiàn)了該領(lǐng)域的干擾抑制目標(biāo)，對(duì)于耦合過來的同頻干擾信號(hào)，在其信號(hào)的接收端就能實(shí)現(xiàn)直接抑制，這種干擾抑制模式相比于正在使用的全雙工通信系統(tǒng)更加優(yōu)越。當(dāng)前該項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)申請(qǐng)成為專利，國內(nèi)外該專業(yè)領(lǐng)域的技術(shù)人員對(duì)于該項(xiàng)技術(shù)展開了深入調(diào)研，大大促進(jìn)了全雙工通信技術(shù)在行業(yè)內(nèi)的快速發(fā)展。與此同時(shí)，也取得了良好的應(yīng)用成果，例如當(dāng)前大范圍推廣的LTE技術(shù)與WIFI技術(shù)等。目前，很多行業(yè)內(nèi)專家對(duì)于該項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行了追蹤研究，力求更快實(shí)現(xiàn)該技術(shù)的優(yōu)化革新，在不久的將來，高性能小體積的對(duì)消設(shè)備將會(huì)很快出現(xiàn)在人們面前。

2、在雷達(dá)系統(tǒng)中的應(yīng)用

干擾對(duì)消技術(shù)在雷達(dá)系統(tǒng)中的主要應(yīng)用主要體現(xiàn)在對(duì)于收發(fā)環(huán)路之間的泄露干擾信號(hào)進(jìn)行對(duì)消處理。此外，其在無源探測(cè)雷達(dá)產(chǎn)生的直達(dá)波干擾信號(hào)的對(duì)消上也有普遍應(yīng)用。對(duì)于具有單一天線的連續(xù)波類型的雷達(dá)來說，通常需要借助環(huán)形器設(shè)備來對(duì)收發(fā)環(huán)路之間形成隔離結(jié)構(gòu)，但是這種環(huán)形器設(shè)備位于端口處的隔離效果不是很好。如果出現(xiàn)信號(hào)泄露的情況，必然會(huì)影響到信號(hào)接收效果。因此，解決該問題，需要應(yīng)用干擾對(duì)消技術(shù)。通過應(yīng)用這種技術(shù)，能夠顯著改善信號(hào)泄露的情況，信號(hào)接收程度大大提升。相控陣天線具有低副瓣的屬性，因此經(jīng)常被用作雷達(dá)天線，但是如果接收機(jī)接收到強(qiáng)信號(hào)，會(huì)影響到設(shè)備的正常運(yùn)行，難以完成正常的信號(hào)接收與解析工作。為了避免這種情況發(fā)生，技術(shù)人員需要添加輔助天線，通過對(duì)信號(hào)進(jìn)行調(diào)節(jié)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)于干擾源的抑制。

3、在電磁兼容設(shè)計(jì)上的應(yīng)用

當(dāng)代電子信息系統(tǒng)與過去的電子信息系統(tǒng)相比起來，其功能更具綜合性和集成性。在設(shè)計(jì)系統(tǒng)的時(shí)候，其中的每一個(gè)傳感器設(shè)備都具備敏感穩(wěn)定的感知性能。對(duì)于此種系統(tǒng)來說，最為重要的就是系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計(jì)。這種設(shè)計(jì)對(duì)于大型艦船以及飛機(jī)中的電子信息系統(tǒng)是更加重要的。其中主要包括電子戰(zhàn)系統(tǒng)、通信系統(tǒng)以及雷達(dá)系統(tǒng)等等，如果多種類型的電子信息系統(tǒng)處于同時(shí)運(yùn)行的狀態(tài)，系統(tǒng)平臺(tái)中的電磁環(huán)境會(huì)比較惡劣，此時(shí)比較靈敏的信息接收系統(tǒng)的功能必然會(huì)受到影響，其中主要的干擾源類型例如寬帶噪音或者主頻信號(hào)等等，為了充分抑制這些干擾源，在進(jìn)行電磁兼容設(shè)計(jì)的時(shí)候就需要應(yīng)用干擾對(duì)消技術(shù)。

四、電子信息系統(tǒng)干擾對(duì)消技術(shù)的未來發(fā)展方向

對(duì)于未來的電子信息系統(tǒng)來說，干擾對(duì)消技術(shù)其主要發(fā)展方向就是緊耦合、綜合化以及集成化。這種技術(shù)主要被應(yīng)用在系統(tǒng)的電磁兼容處理當(dāng)中，如何能使得該項(xiàng)技術(shù)與其他技術(shù)的融合性不斷提升，最大程度發(fā)揮其抗干擾優(yōu)勢(shì)，更加合理的應(yīng)用在電磁兼容設(shè)計(jì)中，是相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員為之探索的重要方向。當(dāng)前微電子技術(shù)快速發(fā)展，其中的功能電路已經(jīng)被芯片技術(shù)所取代，各種元件規(guī)模不斷縮小，而功能卻越發(fā)強(qiáng)大。這種芯片技術(shù)當(dāng)前已經(jīng)應(yīng)用在了對(duì)消設(shè)備當(dāng)中，正交信號(hào)的調(diào)節(jié)功能也與芯片技術(shù)相融合，在不久的將來，對(duì)消技術(shù)終將實(shí)現(xiàn)全面模塊化，應(yīng)用范圍將越來越廣泛。

結(jié)語：

綜上所述，為有效解決電子信息系統(tǒng)信號(hào)傳輸過程中的干擾問題，可對(duì)干擾對(duì)消技術(shù)進(jìn)行合理應(yīng)用。在未來一段時(shí)期，應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)加大干擾對(duì)消技術(shù)的研究力度，除了對(duì)現(xiàn)有的技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)和完善之外，還應(yīng)開發(fā)一些新的技術(shù)，從而使其能夠更好的為電子信息系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、可靠運(yùn)行提供保障。

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（作者單位：哈爾濱電工儀表研究所有限公司）