【Wideband Adaptive RF Protection】DARPA寻求在拥挤的电磁环境中保护宽带射频系统

电磁（EM）频谱作为现代战场的一种稀缺资源，随着友军、敌军和中立势力在任何给定的时间、地点和频率上争夺可用的频谱资源，这种资源应用环境变得越来越拥挤并充满竞争。美国军方认为，在其国防部（DoD）内部，通信网络和雷达等射频（RF）系统必须在这种拥挤的环境中工作，并应对来自自身和外部生成信号的干扰。支持宽带电磁频谱作战的愿景也为这一现状增加了负担，因为目前缓解宽带接收器干扰的当前方法不够理想，并且在信号灵敏度、带宽使用和系统性能方面会受到影响。此外，在自干扰的情况下，诸如天线隔离等传统的缓解方法通常不足以保护宽带接收机。

为此，美国国防高级研究计划局（DARPA）于1月22日通过其官网发布了“宽带自适应射频保护”（Wideband Adaptive RF Protection，WARP）项目，旨在增强对在拥挤和竞争电磁环境中工作的宽带接收机的保护。WARP项目的目标是开发宽带、自适应滤波器和模拟信号消除器，有选择地减轻或消除外部产生的干扰信号（例如来自对抗性干扰产生的干扰）和自身产生的干扰信号（类似于无线电自身发射机产生的干扰信号），以保护宽带数字无线电不受饱和效应影响。通常，当接收信号的功率水平超过接收器的动态范围（或它可以处理的弱信号到强信号的范围）时，就会发生饱和效应。在WARP项目设计中，当受到干扰或干扰时，目标WARP组件通过自适应硬件的智能控制来感知和适应电磁环境。

综上，WARP项目预计将在三个方面产生技术进步：

1）具有中心频率和带宽调谐的宽带可调谐滤波，以提供全频带覆盖；

2）具有足够模拟消除的宽带模拟信号消除，以在大延迟扩展泄漏信道上实现宽带同频同时发射与接收；

3）嵌入式干扰检测与控制的电磁环境或泄漏路径的自适应闭环滤波和信号消除。

“在不可预测的电磁环境中，保护我们的宽带数字无线电免受干扰和阻塞，对我们的防御能力至关重要，并促使我们探索宽带可调谐电路架构，以支持认知无线电技术。”DARPA微系统技术办公室（MTO）负责WARP项目的经理Timothy Hancock博士介绍说：“与依赖于在预先规划的滤波和窄带信号消除之间切换的窄带无线电不同，目前的宽带无线电缺乏射频前端，在有害信号到达敏感的接收器电子设备之前，射频前端可以帮助减轻有害信号。”

为了解决外部干扰，WARP项目将探索开发宽带可调谐滤波器，这种滤波器能够持续感知电磁环境，并在不降低信号灵敏度或带宽的情况下适应保持接收机的动态范围。这项研究将着眼于由最先进的组件和封装支持的创新过滤架构，以实现项目的目标指标。

“使用WARP滤波器，目标是在不衰减较小信号的情况下降低大信号的影响。Hancock指出：“通过对强信号进行衰减，宽带射频系统能够更好地在宽频带上同时收听弱信号和强信号。”

随着自适应模拟信号消除器的发展，WARP项目也将解决自身生成的推理问题。对此，Hancock表示：“有时系统自身的发射机是对接收机最大的干扰源。为了避免这个问题，传统上通常在不同频率下发射和接收，借助于使用频率双工器来保持两个频带分离。然而，对于国防系统来说，在同一频率上发射和接收信号有很多好处，例如频谱效率加倍和网络吞吐量增加。这一概念被称为同频同时发射与接收（Simultaneous Transmit and Receive，STAR）。”

由于确保发射机泄漏不会干扰接收机的可用方法很少，因此使用同频同时发射与接收受到限制。为了解决这个问题，WARP项目将探索研发模拟对消器，它将在宽带数字接收机之前减少发射泄漏，从而在数字域中对任何剩余泄漏进行采样并进一步消除。

Hancock总结说：“通过WARP的技术发展，我们减少关键干扰问题和保护宽带无线电的能力将显著提高。此外，如果成功，这些技术将使软件定义无线电（SDR）能够在拥挤和动态频谱环境中使用——这在当前是有限的。”

DARPA将于2月11日在弗吉尼亚州阿灵顿举办WARP项目提案者日，向潜在的提案者提供WARP项目目标的信息。

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