В.Ю. Семенов1

1 Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского (г. Нижний Новгород, Россия)

1 vitali.semenov@gmail.com

Постановка проблемы. В настоящее время в активных и пассивных локационных системах существует проблема подавления активных широкополосных помех, поступающих на вход антенной решетки при одновременном приеме широкополосных полезных сигналов. Для усложнения процесса защиты от широкополосных помех современные постановщики помех формируют различные импульсные режимы при их генерации. Применяемые традиционные методы борьбы с данной проблемой отличаются значительной вычислительной нагрузкой. Интенсивность аддитивных помех, частично перекрывающих частотный диапазон полезного сигнала, может быть намного выше интенсивности последнего. При этом помеховая обстановка может изменяться во времени из-за появления или исчезновения тех или иных источников помех. В связи с этим возникает необходимость адаптивной обработки входного процесса в адаптивной широкополосной антенной решетке.

Цель. Предложить методы пространственно-временной обработки сигналов в адаптивных широкополосных антенных решетках для подавления импульсных широкополосных помех.

Результаты. Предложены методы формирования весового вектора, основанные на его представлении в виде конечного разложения в базисе степенных векторов. Получены регуляризованные решения для весовых векторов, основанные на статистически корректном ограничении размерности степенного базиса. Показано, что физический смысл регуляризации состоит в оценке эффективного числа действующих импульсных помех, исходя из разных критериев.

Практическая значимость. Оценка вычислительной сложности предложенных методов показала, что они предполагают выполнение значительно меньшего объема вычислений по сравнению с традиционным методом прямого обращения максимально правдоподобной оценки корреляционной матрицы входного процесса. Предложен практический подход по внедрению степенного метода в программное обеспечение за счет итеративной структуры самого алгоритма вычисления весового вектора.

Семенов В.Ю. Методы пространственно-временной обработки сигналов для подавления импульсных помех в широкополосных адаптивных антенных решетках // Электромагнитные волны и электронные системы. 2025. Т. 30. № 4. С. 52−66. DOI: https://doi.org/10.18127/j15604128-202504-05

1. Справочник по радиолокации / Под ред. М.И. Сколника. Пер. с англ. под общ. ред. В.С. Вербы. В 2 книгах. Книга 1. М.: Техносфера. 2014. 672 с.
2. Радиоэлектронные системы. Основы построения и теория: справочник / Под ред. Я.Д. Ширмана. М.: Радиотехника. 2007. 512 с.
3. Stoica P., Moses R.L. Spectral analysis of signal. NJ: Prentice Hall. 2005. 447 p.
4. Монзинго Р.А., Миллер Т.У. Адаптивные антенные решетки: Введение в теорию. М.: Радио и связь. 1986. 448 c.
5. El-Khamy S., El-Sayed H., Eltrass A. A New adaptive beamforming of multiband fractal antenna array in strong-jamming environment // Wireless Personal Communications. 2022. № 126. P. 1–20. DOI 10.1007/s11277-022-09745-4.
6. Bhavya V.S., Ketha S., Dr. Arathi R.S. Interference mitigation using adaptive digital beam-forming for 5G applications // International research journal of engineering and technology. 2023. V. 10. № 07. P. 864–866.
7. Aswoyo B., Milchan M., Budikarso A. Adaptive beamforming based on linear array antenna for 2.3 GHz 5G communication using LMS algorithm // International electronics symposium (IES). 2022. P. 436–441.
8. Whipple A., Ruzindana M., Burnett M., Kunzler J., Lyman K., Jeffs B., Warnick K. Wideband Array Signal Processing with Real-Time Adaptive Interference Mitigation // Sensors. 2023 V. 23. № 14. P. 6584. DOI 10.3390/s23146584.
9. Noori N. Optimasation of a wideband tapped-delay lone array antenna // Iranian Journal of Electrical and Electronic Engineering. 2014. V. 10. № 2. P. 91–95.
10. Макаренков В.В., Куприянов Н.А., Лиференко В.Д., Луцько И.С., Васильев С.В. Адаптивный алгоритм формирования диаграммы направленности фазированной антенной решетки с использованием дискретного разложения Карунена-Лоэва // Электромагнитные волны и электронные системы. 2023. Т. 28. № 4. С. 48−56. DOI 10.18127/j15604128-202304-05.
11. Hema N., Kidav J., Lakshmi B. VLSI Architecture for Broadband MVDR Beamformer // Indian Journal of Science and Technology. 2015. V. 8. P. 19–28.
12. Chen Y., Lee J. Performance evaluation of DFT beamformers for broadband antenna array processing // Progress in Electromagnetics Research. 2013. V. 139. P. 57–86.
13. 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.
14. 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 высших учебных заведений. Радиофизика. 2015. Т 58. № 3. С. 235–243.
15. 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 высших учебных заведений. Радиофизика. 2016. Т. 59. № 10. С. 948–955.
16. Максимов М.В. Защита от радиопомех. М.: Советское радио. 1976. 496 с.
17. Widrow B., Glover J.R., McCool J.M., Kaunitz J., Williams C.S., Hearn R.H., Zeidler J.R., Eugene Dong Jr., Goodlin R.C. Adaptive noise cancelling: Principles and applications // Proceedings of the IEEE. 1975. V. 63. № 12. P. 1692–1716. DOI 10.1109/PROC. 1975.10036.
18. Тихонов А.И., Арсенин В.Я. Методы решения некорректных задач. М.: Наука. 1979. 288 с.
19. Воеводин В.В. Линейная алгебра. М.: Наука. 1980. 400 с.