ЖУРНАЛ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ. eISSN 1684-1719. 2025. №6

УДК: 621.391.1

Методы временной обработки сигналов
в адаптивном трансверсальном фильтре

В.Ю. Семенов

Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского

603022, г. Нижний Новгород, пр. Гагарина, 23

Статья поступила в редакцию 18 марта2025 г.

Аннотация. Рассматривается одноканальный адаптивный трансверсальный фильтр, обеспечивающий на основе многоотводной линии задержки. Считается, что на фильтр воздействуют широкополосные помехи, что на практике является достаточно сложным случаем. Данная проблема характерна для радиолокационных систем и систем радиоэлектронной борьбы. Предложены два метода цифровой обработки сигналов. Первый метод позволяет минимизировать мощность входных широкополосных помех. Второй метод обеспечивает на выходе фильтра максимальное отношение мощности полезного сигнала (при его наличии) к мощности активных помех на фоне тепловых шумов. Оба метода работаю в случае короткой выборки при измерении корреляционной матрицы помех, что уменьшает вычислительную сложность методов. Оба метода имеют возможность адаптивно оценивать эффективное число действующих помех. Получены аналитические решения для оптимальных весовых векторов адаптивного трансверсального фильтра, на основе которого построен адаптивный алгоритм формирования амплитудно-частотной характеристики фильтра. Основное преимущество предлагаемого подхода заключается в адаптивной оценке занимаемой помехами полосы частот и малое количество выборок на помеху для нахождения весовых коэффициентов. Произведена оценка вычислительной сложности предложенных методов и показано, что они имеет значительно меньшую вычислительную сложность по сравнению с методом непосредственного обращения корреляционной матрицы помех.

Ключевые слова: трансверсальный фильтр, линия задержки, адаптивный весовой вектор, степенной базис, широкополосная помеха.

Автор для переписки: Семенов Виталий Юрьевич, vitali.semenov@gmail.com

Литература

1. Ширман Я. Д. и др. Радиоэлектронные системы: основы построения и теория. Справочник //Радиотехника. – 2007. – Т. 512.

2. Fu W., Jiang D. Radar wideband digital beamforming based on time delay and phase compensation //International journal of electronics. – 2018. – Т. 105. – №. 7. – С. 1144-1158. https://doi.org/10.1080/00207217.2018.1426121

3. Монзинго Р.А., Миллер Т.У. Адаптивные антенные решетки: Введение в теорию. М.: Радио и связь, 1986. 448 c.

4. Уидроу Б., Стирнз С. Адаптивная обработка сигналов. Пер. с англ.– М.: Радио и связь, 1989. – 440 с.

5. Ahmad Z., Yaoliang S., Du Q. Adaptive wideband beamforming based on digital delay filter //Journal of Microwaves, Optoelectronics and Electromagnetic Applications. – 2016. – Т. 15. – №. 3. – С. 261-274. https://doi.org/10.1590/2179-10742016v15i3630

6. Liu W. Adaptive broadband beamforming with spatial-only information //2007 15th International Conference on Digital Signal Processing. – IEEE, 2007. – С. 575-578. https://doi.org/10.1109/icdsp.2007.4288647

7. Dong T. et al. Broadband frost adaptive array antenna with a farrow delay filter //International Journal of Antennas and Propagation. – 2018. – Т. 2018. – №. 1. – С. 3574929. https://doi.org/10.1155/2018/3574929

8. Wang G. et al. Wideband Transmitting Adaptive Digital Beamforming Based on Sub-Band Multiple Linear Constrained Minimum Variance Method //Progress In Electromagnetics Research M. – 2018. – Т. 75. – С. 113-120. https://doi.org/10.2528/pierm18082101

9. Bucciarelli M. et al. Integration of Frequency Domain Wideband Antenna Nulling and Wavenumber Domain Image Formation for Multi‐Channel SAR //International Journal of Antennas and Propagation. – 2016. – Т. 2016. – №. 1. – С. 2834904. https://doi.org/10.1155/2016/2834904

10. Hema N., Kidav J. U., Lakshmi B. VLSI architecture for broadband MVDR beamformer //Indian Journal of Science and Technology. – 2015. – Т. 8. – №. 19. – С. 1-10. https://doi.org/10.17485/ijst/2015/v8i19/77051

11. Berkun R., Cohen I., Benesty J. Combined beamformers for robust broadband regularized superdirective beamforming //IEEE/ACM Transactions on Audio, Speech, and Language Processing. – 2015. – Т. 23. – №. 5. – С. 877-886. https://doi.org/10.1109/taslp.2015.2410139

12. Ермолаев В.Т., Семенов В.Ю., Сорокин И.С., Флаксман А.Г., Ястребов А.В. Регуляризация весового вектора адаптивной антенной решетки путем ограничения числа базисных векторов //Изв. вузов. Радиофизика. – 2015. – Т. 58. – №. 3. – С. 235-243.

13. Ермолаев В.Т., Семенов В.Ю., Сорокин И.С., Флаксман А.Г.. Применение метода степенных векторов для адаптивной обработки сигналов в многолучевых антенных решетках //Известия ВУЗов. Радиофизика. – 2016. – Т. 59. – №. 10. – С. 948.

14. Абрамович Ю. И. Регуляризованный метод адаптивной оптимизации по критерию максимума отношения сигнал/помеха //Радиотехника и электроника. – 1981. – Т. 26. – №. 3. – С. 543-551.

15. Тихонов А.И., Арсенин В.Я. Методы решения некорректных задач.– М.: Наука, 1979. – 288 с.

16. Воеводин В.В. Линейная алгебра. М.: Наука, 1980. – 400 с.

17. Максимов М.В. Защита от радиопомех. М.: Советское радио, 1976.

Для цитирования:

Семенов В.Ю. Методы временной обработки сигналов в адаптивном трансверсальном фильтре. // Журнал радиоэлектроники. – 2024. – № 6. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2025.6.14