短波通信中分布式干擾的效能分析

左浩

(南京熊貓漢達(dá)科技有限公司，江蘇南京，210000)

0 引言

在短波通信內(nèi)，分布式干擾具備應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，可以應(yīng)用到多行業(yè)領(lǐng)域。分布式干擾效能，對(duì)干擾應(yīng)用效益的影響較大。短波通信中，分布式干擾效能，可以在遠(yuǎn)程、高功率、單一狀態(tài)下，可以提供穩(wěn)定干擾方式，確保干擾操作靈活性，同時(shí)掌握分布式干擾效能，確保技術(shù)應(yīng)用效果。

1 短波通信與分布式干擾

1.1 短波通信

短波通信，被稱為高頻通信，發(fā)展時(shí)間長，且隨著微電子技術(shù)、移動(dòng)通信技術(shù)、微型計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展，可以使用數(shù)字洗腦處理、微處理器，加快數(shù)據(jù)傳輸速率，同時(shí)加強(qiáng)短波通信質(zhì)量，以此促進(jìn)短波通信質(zhì)量、通信設(shè)備快速發(fā)展。多數(shù)企業(yè)研發(fā)高性能系統(tǒng)設(shè)備，圖1為典型短波通信系統(tǒng)框架。

圖1 典型短波通信系統(tǒng)框架

射頻前端發(fā)射時(shí)，必須完成上變頻、下變頻、放大功能。轉(zhuǎn)換射頻時(shí)，注重射頻放大器優(yōu)化，同時(shí)處理電磁兼容問題。應(yīng)用數(shù)字化射頻方式時(shí)，簡化射頻前端功能，依賴于數(shù)字處理技術(shù)。為了航線射頻帶通采樣，模數(shù)轉(zhuǎn)換器必須具備充足帶寬，且采樣率較高，能夠擴(kuò)大動(dòng)態(tài)范圍。

模擬信號(hào)實(shí)施數(shù)字化處理，需要借助數(shù)字信號(hào)處理器進(jìn)行處理，使數(shù)據(jù)流速率降低。將信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榛鶐Ш?，能夠?qū)?shù)據(jù)傳輸至數(shù)字信號(hào)處理器。通過數(shù)字信號(hào)處理器，能夠完成低數(shù)據(jù)率基帶信號(hào)處理。

1.2 分布式干擾

分布式干擾，掩護(hù)重量級(jí)目標(biāo)，遵循標(biāo)準(zhǔn)化模式，將電子干擾單元，設(shè)置在中心目標(biāo)區(qū)域。該電子干擾單元，在占地面積，價(jià)格成本、質(zhì)量方面均具備優(yōu)勢(shì)，對(duì)特定通信設(shè)備實(shí)行自動(dòng)干擾。通過干擾信號(hào)，能夠建立單機(jī)信號(hào)模式。分布式干擾，以有源干擾模式為主，使用靈活度高，整體成本投入低，確保多設(shè)備協(xié)調(diào)發(fā)展，全面提升設(shè)備抗毀性。圖2為工作原理圖。

圖2 分布式干擾機(jī)工作原理

2 分布式干擾設(shè)備與關(guān)鍵技術(shù)

2.1 分布式干擾設(shè)備

分布式干擾系統(tǒng)，包括供電系、干擾信號(hào)發(fā)射系、保護(hù)系、天線系。其中，干擾信號(hào)發(fā)射，會(huì)發(fā)射相應(yīng)干擾信。在不同時(shí)間段，干擾目標(biāo)變動(dòng)趨勢(shì)明顯，所以要相應(yīng)改變干擾帶寬、頻率，同時(shí)在不同環(huán)境下產(chǎn)生干擾信號(hào)。在分布式干擾設(shè)備中，天線系統(tǒng)屬于必備系統(tǒng)。在布放系統(tǒng)時(shí)，天線收攏。系統(tǒng)運(yùn)行后，天線系統(tǒng)遵循應(yīng)用需求，可以自動(dòng)化展放。供電系統(tǒng)，以分布式干擾系統(tǒng)為主，可以提供穩(wěn)定、持續(xù)能源。

分布式干擾系統(tǒng)，可以對(duì)信號(hào)進(jìn)行獨(dú)立控制，組成如下：控制面板、接收設(shè)備。遵循規(guī)定頻率，遙控臺(tái)能夠向發(fā)射機(jī)發(fā)送編碼指令。根據(jù)超外差結(jié)構(gòu)，接收機(jī)以一次變頻為主，應(yīng)用到解碼器、高頻放大器、變頻器、繼電器。對(duì)于接收信號(hào)、干擾發(fā)射機(jī)設(shè)備，當(dāng)采用相同信道時(shí)，通過時(shí)間繼電器，可以將信道分配電源配置給發(fā)射機(jī)。按照實(shí)際應(yīng)用需求，向發(fā)射機(jī)發(fā)送指令與信號(hào)。

2.2 分布式干擾系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

在分布式系統(tǒng)中，涉及到較多關(guān)鍵技術(shù)，具體如下：第一，小型化：應(yīng)用環(huán)境特殊，干擾機(jī)硬件設(shè)備，朝著小尺寸、小型化、輕質(zhì)量發(fā)展，在作戰(zhàn)中的應(yīng)用效果顯著。干擾機(jī)的空間比較小時(shí)，可以裝設(shè)信道處理器、天線、接收機(jī)、發(fā)射機(jī)。注重電磁兼容問題，充分發(fā)揮出單片機(jī)、MMCI技術(shù)、電源模塊優(yōu)勢(shì)。第二，供電方式。對(duì)于分布式干擾機(jī)，應(yīng)當(dāng)掌握核心技術(shù)。設(shè)備體積比較小，電量優(yōu)先，會(huì)出現(xiàn)用電浪費(fèi)現(xiàn)象。高性能電池，以風(fēng)力電池、太陽能電池為主，全面發(fā)揮出自然資源優(yōu)勢(shì)。第三，敵我識(shí)別、保密通信：按照實(shí)際應(yīng)用需求，分布式干擾系統(tǒng)，能夠保證設(shè)備、識(shí)別敵我準(zhǔn)確性。通過特殊加密信號(hào)，降低敵方信號(hào)不良影響。使用定時(shí)器，準(zhǔn)確啟動(dòng)電源供給系統(tǒng)、干擾程序。第四，免維護(hù)、一致性、可靠性：在實(shí)踐應(yīng)用過程中，分布式干擾機(jī)具備較強(qiáng)可靠性，可以發(fā)射沖力，盡快恢復(fù)運(yùn)行狀態(tài)。分布式干擾機(jī)，使用壽命長，無需頻繁調(diào)試、維護(hù)。

3 分布式干擾的效能分析

3.1 干擾信號(hào)

分布式干擾系統(tǒng)，需要應(yīng)用干擾信號(hào)，涉及到噪聲調(diào)頻/調(diào)相信號(hào)、二元碼調(diào)制信號(hào)、線性調(diào)頻信號(hào)。其中，二元碼調(diào)制信號(hào)為常用信號(hào)，應(yīng)用原因如下：干擾敵方信號(hào)時(shí)，需要模擬被干擾信號(hào)形式，所以干擾信號(hào)，無法等同于被干擾信號(hào)。將隨機(jī)二元碼，調(diào)制為被干擾頻段，模擬被干擾信號(hào)。隨機(jī)二元碼調(diào)制信號(hào)，表達(dá)式如下：

在（1）式中，PM：干擾信號(hào)功率 ；g（t）：矩形脈沖 ；fJ：干擾中心頻率；φ表示初相。合理設(shè)置參數(shù)，獲取不同帶寬。當(dāng)隨機(jī)二元碼干擾頻率不同時(shí)，合理選擇干擾信號(hào)，以調(diào)制信號(hào)為主，加強(qiáng)干擾敵方目標(biāo)信號(hào)。

3.2 分布式多信號(hào)合成

分布式干擾時(shí)，信干比指標(biāo)，衡量干擾效率量，即通信信號(hào)功率：干擾信號(hào)功率。干擾效果明顯時(shí)，則信干比低于通信接收機(jī)輸入端，尤其是有效壓制系數(shù)倒數(shù)，即。其中，Ps：通信信號(hào)功率；PJ：干擾信號(hào)功率；KJ：有效壓制系數(shù)。利用干擾方程，能夠獲取分布式干擾信號(hào)功率，即。其中，PM表示干擾機(jī)功率；GJ表示發(fā)射天線增益；Gt（θ）表示干擾信號(hào)增益；λ：干擾信號(hào)波長；MJ：干擾信號(hào)、通信喜好損失系數(shù)；RJ：干擾機(jī)、接收機(jī)實(shí)際距離。信號(hào)頻率、被干擾系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，會(huì)直接影響干擾信號(hào)頻率。PJ值大小，會(huì)受到干擾機(jī)天線增益、干擾差角、接收機(jī)與干擾機(jī)距離影響。為了確保有效干擾達(dá)到最佳，必須確保接收機(jī)與干擾機(jī)距離，大于通信信號(hào)功率、有效壓制系數(shù)。

相比于單源干擾機(jī)，分布式干擾的優(yōu)勢(shì)在于，多個(gè)干擾設(shè)備同時(shí)運(yùn)行。假設(shè)分布式干擾信號(hào)，調(diào)整為二元碼調(diào)制信號(hào)，信號(hào)時(shí)域表達(dá)式如下：

在（2）式中，A(t)=2×u(t)?1，u(t)表示二元隨機(jī)碼。ω表示干擾頻率；φ表示初始相位。

通過相關(guān)分析可知，當(dāng)兩分布式干擾信號(hào)相同時(shí)，合成信號(hào)功率，為單個(gè)信號(hào)2倍；兩組分布式干擾信號(hào)不一致時(shí)，但初始相位相同，則需要合成信號(hào)功率，將其轉(zhuǎn)變?yōu)閱蝹€(gè)信號(hào)；當(dāng)兩分布式干擾信號(hào)頻率相同，初始相位為間獨(dú)立不相關(guān)變量時(shí)，則。當(dāng)兩信號(hào)頻率不同時(shí)，初始相位為間獨(dú)立不相關(guān)變量時(shí)，則可以獲得。將以上公式進(jìn)行推導(dǎo)，并且納入到n分布式干擾源中，則獲得相似推廣結(jié)論。

4 干擾性能仿真驗(yàn)證

針對(duì)隨機(jī)二元碼，可以產(chǎn)生和調(diào)制干擾仿真模塊，如圖3所示。

圖3 調(diào)制干擾仿真模塊

按照上述分析可知，假設(shè)干擾信號(hào)頻率為10w，干擾頻率為6.25MHz，初始相處于間，隨機(jī)數(shù)值分布均勻。假設(shè)有20個(gè)分布式干擾機(jī)，則單個(gè)干擾機(jī)功率=PM/20。按照以下情況，對(duì)干擾頻率、初始相位進(jìn)行仿真。第一，各干擾信號(hào)頻率相等，初始相位相關(guān)，能夠獲得圖4（Ⅱ）圖像。第二，各干擾功率不一致，則初始相位不存在相關(guān)性，此時(shí)獲得圖4（Ⅲ）功率譜。第三，各干擾頻率不一致，但具備相關(guān)性，則獲得圖4（Ⅳ）功率譜。

圖4 干擾源功率圖

通過圖4（Ⅲ）、圖4（Ⅳ）可知，分布式干擾信號(hào)，具備不同干擾頻率，可以擴(kuò)展干擾信號(hào)功率譜譜寬。平均功率與圖4（Ⅰ）基本相同，并且與單干擾信號(hào)頻率相似。分析圖4（Ⅳ）可知，分布式干擾信號(hào)同頻時(shí)，產(chǎn)生合成信號(hào)的功率譜峰，明顯高于單干擾信號(hào)源。通過該結(jié)論，可以驗(yàn)證此次研究方法的正確性。

5 結(jié)束語

綜上所述，短波通信中，分布式干擾模式具備創(chuàng)新優(yōu)勢(shì)，在遠(yuǎn)程狀態(tài)下，能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)、高效干擾，表現(xiàn)出分布式干擾特點(diǎn)。短波通信的分布式干擾，能夠在隨機(jī)二元碼調(diào)制影響下，呈現(xiàn)出效能均勻分布狀態(tài)，避免對(duì)分布式干擾效能造成影響，同時(shí)可以維護(hù)分布式干擾穩(wěn)定性，以免降低分布式干擾效能。本文通過對(duì)短波通信的分布式干擾影響，能夠提出科學(xué)干擾措施，全面保障技術(shù)應(yīng)用效果，并且推廣到短波通信中。