随着无线通信和传感技术迅速发展,无线收发系统越来越复杂和多样化,无线收发机中的射频自干扰现象越来越普遍。自干扰会导致无线接收机灵敏度下降,甚至接收机饱和,因此需要对接收机中的自干扰进行抑制。射频干扰对消技术是一种适用范围较广、且特别适用于自干扰抑制的技术手段。深入开展对射频干扰对消系统的理论与技术研究,对无线通信和探测系统的发展具有重要意义。本文针对目前射频干扰对消系统的相关理论和噪声性能研究的不足,重点研究了基于模拟最小均方(analogue least mean square,ALMS)环路的射频对消系统的理论模型,以及射频干扰对消系统对无线接收机中接收噪声的影响。以所提出的理论模型为指导,研制成功了高性能的反射功率对消器(reflected power canceller,RPC)样机,并通过实验对理论模型进行了验证。研究进展包括以下六个方面:1、提出了基于一阶ALMS环路的反射功率对消器的一种线性时不变(LTI)模型,解决了受载波干扰激励的RPC的对消性能和稳定性分析研究中缺少精确理论模型的问题。基于RPC的环路积分方程,建立了单音激励下RPC的LTI模型,并在此基础上建立了线性调频连续波信号激励下的RPC的LTI模型,据此分析了RPC的幅频响应、工作带宽和环路稳定性等性质,讨论了实际RPC电路中存在的各种非理想因素对环路稳定性和对消误差的影响,所得结论对准确分析RPC性能具有重要指导价值。2、提出了RPC在载波干扰激励条件下的噪声分析模型,为分析和计算RPC的对消比、线性度和噪声性能等指标对整个接收机灵敏度的影响提供了理论依据。结合具体应用需求,分析了在不同干扰信号类型、干扰电平和控制方式等条件下,射频对消电路及其控制器对接收机灵敏度的影响机理,基于相关研究结论,结合上述RPC的LTI模型,建立了用以分析RPC输出噪声与其组成电路的噪声特性、环路参数和干扰对消比等因素之间关系的理论模型,分析讨论了RPC的输出噪声成分,并得出结论:当载波干扰抑制比足够高的条件下,RPC中的矢量调制器的噪声贡献对RPC总输出噪声的大小起着决定性的作用,因此,研究低附加噪声的矢量调制器对于高性能RPC系统的实现具有重要意义。3、基于所提出的RPC的LTI模型和噪声模型,以改善RPC的对消性能、环路稳定性和噪声性能为目标,提出了高性能RPC的设计准则,详细分析了环路参数设计、环路增益分配、RPC内部电路模块和所采用器件的关键性能指标等因素对RPC的载波对消比、稳定性及噪声性能的影响。结合当前微波器件水平、RPC性能需求、电路设计难度和成本等因素,讨论了典型的RPC电路的实现方案。提出了一种基于反射调制的改进型RPC系统方案。与基于传输型调制器的传统RPC相比,所提出的改进型RPC具有相当的自适应干扰对消能力和噪声性能,但具有电路结构简单紧凑、体积小的明显优势,适用于对硬件尺寸限制严格的各种小型化连续波雷达和RFID读写器等应用系统之中。4、基于上述高性能RPC的设计准则,提出了分别基于反射型和传输型矢量调制器的两种RPC的设计方案,研制成功了工作在UHF频段高性能RPC样机。两种样机均具有高稳定性、宽工作带宽、高功率容量等特点。基于传输型调制器的RPC的接收噪声指标优于当前文献报导过的同频段RPC,在+10d Bm载漏条件下,典型的等效输入接收噪声为-156d Bm/Hz@100k Hz offset。实验研究表明,利用LTI模型可以较准确地预测评估RPC的实际载波对消结果。为了进一步验证LTI模型在微波电路中的适用性,进行了K波段RPC的实验研究。通过优化关键电路参数和环路参数,大大改善了模块的对消性能。K波段RPC的实验结果与基于LTI模型的预测结果一致性良好,从而进一步证明了LTI模型在射频与微波频段的正确性和适用性。5、分析了基于PIN管的矢量调制器产生残余调制噪声的机理以及影响残余调制噪声电平的主要因素,通过分析比较各种电路结构的调制器的残余调制噪声,提出了一种通过使用并联电路结构以增加PIN管数量从而降低调制电路残余噪声的设计方法,并从理论上比较了反射型和传输型矢量调制器的残余噪声指标。使用基于UHF波段RPC电路的残余噪声测量系统,测量了使用三种不同型号PIN管构成的反射型和传输型矢量调制器在多种状态下的残余调制噪声,总结了噪声指标随调制器控制状态变化的规律。最后通过实验比较了反射型和传输型矢量调制器的残余噪声指标的差别,验证了理论分析结论。此项研究为研制低噪声矢量调制器的研制及高性能射频对消系统的工程实现打下了重要基础。6、基于分析离散LMS算法收敛性能的小步长LMS统计理论,对在干扰信号和参考向量联合高斯分布、且其频谱带宽远高于环路带宽的情况下,ALMS随机干扰对消环路的瞬态收敛特性和梯度噪声进行了理论分析,并得出结论:由ALMS算法的梯度噪声导致的均方对消误差值,随参考向量的相关性、对消最小均方误差和环路带宽的升高而增大。该结论对降低梯度噪声对ALMS环路的对消误差的影响具有指导价值。最后以UHF波段和K波段的两个基于一阶ALMS环路的RPC样机为实验平台,对ALMS对消环路的随机干扰对消性能进行初步的实验研究,结果表明,当干扰信号为窄带随机信号时,UHF波段和K波段RPC电路均能稳定工作,实现较好的对消效果。