Повышение эффективности спектральной режекции узкополосных помех

Аннотация

Для подавления узкополосных помех при обработке широкополосных сигналов используются методы спектрально-весового оценивания параметров помехи с последующей компенсацией, адаптивной трансверсальной фильтрации, спектральной режекции. Возможности известных способов ограничены эффектом растекания спектра помехи, который приводит к необходимости обнуления слишком большого участка спектра сигнала для подавления помехи, вызывающего недопустимое искажение сигнала. Вторым негативным фактором является то, что помеха в связи с растеканием спектра удаляется не полностью и часть ее спектральной мощности остается в составе сигнала. Предложен способ повышения эффективности спектральной режекции узкополосных помех в широкополосных сигналах. В предложенном способе дважды производится фрагментирование сигнала для каждой помехи. Длительность фрагмента в каждом случае выбирается такой, чтобы обеспечить целое число периодов помехи во фрагменте. В спектре полученного фрагмента обнуляется одна гармоника помехи. После удаления помехи по двум пересекающимся фрагментам сигнала восстанавливается его полная длительность. Приведены результаты моделирования процесса режекции двух одновременно наложенных на сигнал помех, имеющих амплитуды в 2 и 10 раз превышающие амплитуды гармоник сигнала. Показано, что адаптивное фрагментирование сигнала позволяет провести режекцию нескольких помех любой амплитуды с минимальными искажениями сигнала.

• узкополосная помеха
• режекция
• фрагментирование сигнала
• спектральная фильтрация

Abstract (in English)

Improving the efficiency of spectral rejection of narrowband interference

When processing broadband signals to suppress narrowband interference, the following methods are used: spectral-weighted estimation of interference parameters with subsequent compensation, adaptive transversal filtering, spectral rejection. The capabilities of the known methods are limited by the effect of interference spectrum spreading. This effect leads to the need to zero out too large a section of the signal spectrum to suppress the interference. As a result, the signal is distorted. The second negative factor is that the interference is not completely removed and part of its spectral power remains in the signal. A method for increasing the efficiency of spectral rejection of narrowband interference in broadband signals is proposed. In the proposed method, double fragmentation of the signal is performed for each interference. The duration of the fragment is selected to provide an integer number of interference periods in the fragment. In the spectrum of the resulting fragment, one harmonic of the interference is zeroed out. After removing the interference, the signal's full duration is restored for two fragments. The results of modeling the process of rejecting two interferences with amplitudes 2 and 10 times greater than the amplitudes of the signal harmonics are presented. It is shown that adaptive signal fragmentation allows rejection of several interferences of any amplitude with minimal signal distortion.

Для цитирования

Литература

1. Кузьмин Е.В. Эффективность режекции узкополосной помехи в задаче поиска шумоподобного сигнала при пороговом и поэлементном способах спектральной обработки // 25-я Международная конференция "Цифровая обработка сигналов и её применение - DSPA-2023": доклады. - Серия: Цифровая обработка сигналов и её применение. - Выпуск: XXV. - М.: РНТОРЭС им. А.С. Попова, 2023. - 427 с. - С. 144-147.
2. Семенов В.Ю., Коротышев А.В. Подавление узкополосных стационарных помех в телеметрическом комплексе на основе автокомпенсатора с удаленными каналами // Журнал радиоэлектроники. - 2020. - №. 12. - С. 2-2.
3. Иванова В.Г., Резепова Е.С. Цифровой режекторный фильтр на взаимно расстроенной паре звеньев второго порядка // Инфокоммуникационные технологии. - 2015. - Т. 13. - №. 3. - С. 318-324.
4. Чистяков В.А. Алгоритм адаптивной фильтрации помех в цифровых антенных решетках спутниковой связи // Труды МАИ. - 2019. - №. 105. - С. 15-15.
5. Ратынский М.В. Адаптация и сверхразрешение в антенных решетках. - Радио и связь, 2003.
6. Джиган В. Адаптивная фильтрация сигналов: теория и алгоритмы. - Litres, 2022.
7. Диксит С., Нагария Д. Адаптивные фильтры LMS для шумоподавления: обзор // Международный журнал по электротехнике и вычислительной технике. - 2017. - Т. 7. - №. 5. - С. 2520.
8. Ahmad M.S., Kukrer O., Hocanin A. A 2-D recursive inverse adaptive algorithm // Signal, Image and Video Processing. - 2013. - Т. 7. - С. 221-226.
9. Paulo S.R. Diniz. Adaptive filtering: algorithms and practical implementation. - New York, Springer US, 2013, 652 P.
10. Кошкаров А.С., Добриков В.А. Двухэтапный алгоритм детектирования и режекции многочастотных помех в навигационной аппаратуре потребителей ГЛОНАСС // Информационно-управляющие системы. - 2017. - №. 2 (87). - С. 88-95.
11. Манохин А.Е. Алгоритм двухканального подавления помех при их взаимной некоррелированности в каналах // Труды МАИ. - 2012. - №. 50. - С. 33.
12. Манохин А.Е. Выделение импульсного сигнала модельным компенсатором помех на фоне узкополосной нормальной помехи // Труды МАИ. - 2013. - №. 67. - С. 18.
13. Турьянский А.Г. и др. Режекторная фильтрация спектра возбуждения при энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии слабых сигналов // Письма в Журнал экспериментальной и теоретической физики. - 2016. - Т. 104. - №. 6. - С. 430-434.
14. Новиков А.В., Осипов М.В. Метод режекции импульсных помех в радиолокационных станциях с линейной частотной модуляцией // Радиотехника и электроника. - 2019. - Т. 64. - №. 4. - С. 370-374.
15. Скрыпник О.Н., Патрикеев О.В., Астраханцева Н.Г. Подавление помех в широкополосных радиоканалах диапазона УВЧ // Научный вестник Московского государственного технического университета гражданской авиации. - 2014. - №. 209. - С. 129-135.
16. Веневцев С.Ю., Поваляев И.Г. Цифровой фильтр для адаптивной режекции узкополосных помех // Методы и устройства передачи и обработки информации. - 2004. - №. 6. - С. 131-134.
17. Вострецов А.Г., Богданович В.А., Гундарева М.В. Режекция внеполосной помехи // Доклады Академии наук высшей школы Российской Федерации. - 2013. - №. 1. - С. 72-79.
18. Клименко М. Подавление узкополосных помех в сигналах ГНСС с помощью КИХ-фильтров // Электроника: Наука, технология, бизнес. - 2016. - №. 2. - С. 112-119.
19. Козинов И.А., Засеков С.Д., Калиниченко Н.Г. Пути повышения помехоустойчивости радиоэлектронных систем управления космическими аппаратами // СПбНТОРЭС: труды ежегодной НТК. - 2021. - №. 1. - С. 158-162.
20. Оппенгейм А., Шафер Р. Цифровая обработка сигналов. - Litres, 2022.