В.Ю. Семёнов – к.ф.-м.н., ст. преподаватель,  кафедра радиотехники, Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского E-mail: vitali.semenov@gmail.com А.А. Подкопаев – аспирант,  кафедра радиотехники, Нижегородский государственного университета им. Н.И. Лобачевского Е-mail: podkolpaev.anton@yandex.ru

Постановка проблемы. Рассматривается фильтр на основе адаптивного трансверсального фильтра, обеспечивающий на выходе максимальное отношение мощности полезного сигнала к мощности активных помех на фоне тепловых шумов. Считается, что на фильтр воздействуют широкополосные импульсные помехи, что на практике является достаточно сложным случаем. Данная проблема характерна для радиолокационных систем и систем радиоэлектронной борьбы.
Цель. Разработать метод подавления широкополосных импульсных помех в трансверсальном фильтре, адаптивно оценивающем число действующих помех и работающем при короткой выборке входного процесса. Предложить алгоритм формирования весового вектора, который обеспечивает малые потери в отношении «сигнал / шум + помеха» по сравнению с точно известной корреляционной матрицей помех.
Результаты. Предложен метод подавления помех, основанный на представлении весового вектора в виде разложения по степенным векторам. Получено аналитическое решение для оптимального весового вектора адаптивного фильтра, на основе которого построен адаптивный алгоритм формирования амплитудно-частотной характеристики фильтра.
Практическая значимость. Основное преимущество предлагаемого подхода заключается в адаптивной оценке числа действующих помех, занимаемой ими полосы частот и малом числе выборок на помеху для нахождения весовых коэффициентов. Произведена оценка вычислительной сложности предложенного метода и показано, что этот метод требует значительно меньшей вычислительной мощности по сравнению с методом непосредственного обращения корреляционной матрицы помех. Предложен практический подход по внедрению метода степенных векторов в программное обеспечение.

Семенов В.Ю., Подкопаев А.А. Подавление импульсных широкополосных помех адаптивным фильтром, основанным на методе степенных векторов // Электромагнитные волны и электронные системы. 2020. Т. 25. № 4. С. 46−55. DOI: 10.18127/j15604128-202004-06

1. Радиоэлектронные системы. Основы построения и теория: справочник / Под ред. Я.Д. Ширмана. М.: Радиотехника. 2007. 512 с.
2. Wei F., Defu J. Radar wideband digital beamforming based on time delay and phase compensation // International Journal of Electronics. 105:7. 1144−1158, DOI: 10.1080/00207217.2018.1426121.
3. Монзинго Р.А., Миллер Т.У. Адаптивные антенные решетки. Введение в теорию: Пер. с англ. 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. Zeeshan A., Song Y., Qiang D. Adaptive wideband beamforming based on digital delay filter // Journal of Microwaves, Optoelectronics and Electromagnetic Applications. September 2016. V. 15. № 3. P. 261−264.
6. Wei L. Adaptive broadband beamforming with spatial-only information // 15th International Conference on Digital Signal Processing. 2007. P. 575−578.
7. Tao D., Qiushi W., Yunxiao Z., Lixia J., Hao Z. Broadband Frost Adaptive Array Antenna with a Farrow Delay Filter // International Journal of Antennas and Propagation. 2018. V. 2018, Article ID 3574929. 7 p.
8. Guan Wang, Mingwei Shen, Jianfeng Li, DiWu, Daiyin Zhu. Wideband Transmitting Adaptive Digital Beamforming Based on SubBand Multiple Linear Constrained Minimum Variance Method // Progress In Electromagnetics Research M. 2018. V. 75. P. 113−120.
9. Bucciarelli M., Pastina D., Cristallini D., Sedehi M., Lombardo P. Integration of Frequency Domain Wideband Antenna Nulling and Wavenumber Domain Image Formation for Multi-Channel SAR // International Journal of Antennas and Propagation. 2016. V. 2016. Article ID 2834904. 13 p.
10. Hema N., Kidav J., Lakshmi B. VLSI Architecture for Broadband MVDR Beamformer // Indian Journal of Science and Technology. 2015. V. 8. P. 19−28.
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. V. 23. № 5. P. 877−886.
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 // Известия 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. 948−955.
14. Тихонов А.И., Арсенин В.Я. Методы решения некорректных задач. М.: Наука. 1979. 288 с.
15. Абрамович Ю.И. Регуляризованный метод адаптивной оптимизации фильтров по критерию максимума отношения сигнал/помеха // Радиотехника и электроника. 1981. Т. 26. № 3. С. 543−551.
16. Воеводин В.В. Линейная алгебра. М.: Наука. 1980. 400 с.
17. Максимов М.В. Защита от радиопомех. М.: Советское радио. 1976.