跳频技术自其问世以来就有着迅猛的发展速度, 这也得益于它的诸多优点。而这些优点又能符合现代信息战条件下电子对抗的要求, 同时海湾战争也表明, 跳频电台在此过程中发挥了强有力的作用。跳频系统中的一个关键问题——同步, 目前同步时间已达到几百毫秒的数量级, 今后必定越来越短。因为, 同步建立时间越短, 通信被敌方发现、截获和测向的概率越低, 通信的隐蔽性越好。然而自始以来通信和干扰就是一对不可调和的矛盾, 它们相互制约但又促进着对方的发展。跳频通信也不例外, 跳频通信并不惧怕单频干扰和多频干扰, 但跟踪式干扰却是跳频通信技术的“天敌”。另外跳频系统的技术发展又受到元器件、编解码技术等因素的制约, 所面临的挑战也很大。
跳频通信是一种快速自动变换频率的新型军事通信方式。战术跳频电台能在不规则高速连续改变频率的过程中实施通信, 使敌方难以对无线电通信信号进行检测分析、识别与干扰, 极大地提高了战术无线电通信的抗干扰能力。
采用跳频技术能够使电台设备在嘈杂的电磁环境中工作, 使其受周围环境的影响降至极低点, 保证通信链路安全可靠。与定频通信相比, 跳频通信更加安全可靠, 特别是在跳速愈高的情况下, 其抗干扰能力愈强。
它的扩频机理与直接扩频大不相同。它在跳频指令控制下, 使载波按一定规律跳变。在每一频率的驻留时间内, 所占用信道的带宽是窄带的, 从宏观上看, 跳频的带宽就是载波频率的数目乘以任一频率点上信号所占信道的带宽, 而直接序列扩频系统在任何时刻都占有扩展频谱的带宽。
在跳频通信中, 为了不让敌方知道我方通信所使用的频率, 需要经常改变载波频率, 即有意识的对载波频率进行跳变。而跳频通信中载波频率跳变的规律, 就被称为跳频图案。
它表明了系统载波频率改变的规律。横轴为时间, 纵轴为频率, 阴影的横轴就表明什么时间用何种频率作为载波。为了通信正常进行, 发送端与接收端的跳频图案必须一致。为了防止干扰者破译跳频图案, 跳频图案的选定与改变应受伪随机码控制, 只要双方的伪随机码保持一致, 通信双方就有可能有相同的跳频图案。
跳频速率:是指跳频电台载波频率跳变的速率, 通常用每秒频率跳变的次数来表示, 单位为:HOPS/s (跳/秒) (表1) 。
千跳每秒以上的跳频电台已有报道, 如美国休斯公司生产的HF2000自适应短波电台, 跳速已达每秒2560跳。
同步是跳频系统中的关键问题。跳频通信系统不仅包括有一般数字通信系统中的载波同步、位同步、群同步, 还有它所特有的同步——跳频图案同步。
对跳频系统来说, 同步就是收、发两端的频率必须具有相同的变化规律, 即每次跳变频率上有确切严格的对应关系。具体而言, 要求做到以下两点:一是使表示接收机地址的跳频图案与发射机跳频图案相一致, 这样才能通过混频器完成解跳。二是提取接收信号的载波频率, 用它对接收信号作相关检测, 解调信息, 同步建立。
过程包括捕捉、粗同步和细同步。同步的精确度取决于系统和跳频信号特性。
通信和干扰是一对不可调和的矛盾体, 它们相互制约但又互相促进发展。跳频通信并不惧怕单频干扰和多频干扰, 但跟踪式干扰却是跳频通信技术的“天敌”。据载, 国外已有能同时监视80多个相邻通信信道、扫描搜索速度为8000信道/秒的侦察接收机问世。这种侦察接收机截获跳频图案的概率几乎达到100%。这是迄今为止对付跳频通信最理想的反手段。
要积极对付这种“克星”——跟踪式干扰, 尽可能缩短跳频信号驻留时间, 让侦察机来不及侦察, 这是一种较好的途径, 但要达到此即要求跳频系统的跳带尽可能的快才行。目前世界各国正在竞相研制这种快速跳频通信装备。
在受到干扰的制约、影响之外, 跳频系统又受到元器件、编解码技术等因素的制约。目前, 跳频速率未达到每秒5000跳。若达到这个水平, 目前的跟踪式干扰机则无能为力。为此, 跳频通信可以采用以下三个措施进行发展。
这在意大利HYDRA-V电台上已有所体现, 它采用跳频与直接序列扩频相混合的扩频方式, 跳速约为300跳/秒, 在处理增益与抗干扰强度方面均比单一跳频电台高出一筹。
这种跳频方案目前还未走出实验室。
这样跳频技术与自适应技术可以优势互补, 达到共同发展的目的。
跳频图案目前在各方面应用广泛的无线蓝牙技术, 其跳频序列采用以多级碟形运算为核心的映射方案, 该跳频图案与其他方案比较, 则具有硬件设备简单、性能优越、便于实现等优点。
跳频对抗技术上主要集中在强度、速度和宽度三个方面, 即要使用增大信号能量、提高反应速度、加宽频带的方法来增强跳频对抗能力。全频段、高跳速、混合扩频以及自适应与跳频相融合是集强度、速度和宽度于一身的通信系统, 它是对抗干扰的有利措施, 因而是其未来的发展方向。
目前, 跳频技术主要用于军事通信, 如战术跳频电台、抗干扰等, 但也正在迅速地向民用通信渗透, 如移动通信、数据传输、计算机无线数据传输、无线局域网等。因此, 我们应该抓住其发展动向, 针对基于分析所提出的解决措施和拓展方向等, 切实迅速地做好进一步的研究、实验工作。
摘要：跳频技术是基于传输信号载波频率按照预定规律进行离散变化方式的一种高科技通信技术手段。本文分析了调频通信在国防军事领域的应用及阐述了一些解决实际问题的办法。
关键词：跳频技术,跳频电台,干扰,同步
[1] 士官学报编辑部.士官学报[J].宣化通信士官学校出版社, 2003.
[2] 刘春胜.战术无线电台[M].军事科学出版社, 2000.
[3] 朱仁良.跳频通信技术的现状及性能分析[M].军事出版社, 1995.
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