维普资讯 http://www.cqvip.com 科技信息 Ｏ计算机与信息技术Ｏ ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ ２００７年第１７期 抗干扰通信设备与技术发展动态分析 唐金元王翠珍周洪霞 ｆ海军航空工程学院青岛分院 山东青岛２６６０４１） 摘要：扩展频谱技术是抗干扰通信中的主要应用技术。目前该技术已在战术抗干扰通信、卫星通信、数据信息分发以及卫星导航等系统和 设备中得到了广泛应用。基于所搜集的国外战术抗干扰通信设备技术资料，归纳、总结了现用抗干扰通信设备的应用特点和应用现状，分析、综 述了抗干扰通信技术的发展动态和发展趋势。 关键词：扩展频谱；抗干扰通信；跳频电台 Ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ Ｔｒｅｎｄｓ ｏｆ Ａｎｆｉ－ｊａｍｍｉｎｇ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ａｎｄ Ｅｑｍｐｍｅｎ￣ Ｔａｎｇ Ｊｉｎｙｕａｎ Ｗａｎｇ Ｃｕｉｚｈｅｎ Ｚｈｏｕ Ｈｏｎｇｘｉａ （Ｑｉｎｇｄａｏ Ｂｒａｎｃｈ ｏｆ Ｎａｖａｌ Ａｅｒｏｎａｕｔｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｑｉｎｇｄａｏ ２６６０４１） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｔ ｐｒｅｓｅｎｔ，ｓｐｒｅａｄ ｓｐｅｃｔｒｕｍ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｅｘｔｅｎｓｉｖｅｌｙ ａｐｐｌｉｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｆｉｅｌｄ ｏｆ ｔａｃｔｉｃａｌ ａｎｔｉ－ｊａｍｍｉｎｇ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ．Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｍａｔｅｒｉｌ ａｂｒａｏａｄ ｉｎ ｈａｎｄ ａｂｏｕｔ ｔａｃｔｉｃａｌ ａｎｔｉ－ｊａｍｍｉｎｇ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔｓ，ｐｒｅｓｅｎｔ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｓｉｔｕａｔｉｏｎｓ ａｎｄ ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ ｔｒｅｎｄｓ ｏｆ ａｎｔｉ－ｊａｍｍｉｎｇ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ａｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｐｒｅａｄ ｓｐｅｃｔｕｍ，ｒａｎｔｉ－ｊａｍｍｉｎｇ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ，ＦＨ ｒａｄｉｏｓ ， 在当前最佳频点上定频工作，一旦宽带干扰消失，又可回到跳频方式 扩展频谱技术是抗干扰通信中的主要应用技术。目前，该技术已 上工作；在ＵＨＦ波段采用了频率自适应与跳频相结合的体制，即在跳 在战术抗干扰通信、卫星通信、数据信息分发以及卫星导航等系统和 频通信过程中自动检测和删除受干扰频率，使系统在无干扰或干扰较 设备中得到了广泛应用。在战术抗干扰通信中．基于跳频抗干扰体制 弱的频点上跳频。另外，扩展频段和跳频带宽也是提高跳频通信抗阻 １．引言 如下所述。’ 的跳频电台和基于直扩抗干扰体制的直扩电台等是主要抗干扰通信 塞干扰的有效途径之一，（３）拓宽现有频段、发展多频段是通信抗干扰装备的重要发展趋 设备。 ２．外军抗干扰通信设备的应用现状 在应用上，外军现役通信抗干扰设备有以下一些基本特点： 势 拓宽现有频段、发展多频段除了有利于协同通信和全频谱作战以 （１）大部分无线电台（短波电台、超短波电台等）采用纯跳频体制， 外，也为提高通信装备的战场适应能力提供了选择的余地，对于提高 跳频通信抗阻塞干扰能力更为重要。在外军新一代通信抗干扰装备 少部分超短波电台采用窄带直扩／跳频组合的体制； ＶＨＦ／ＵＨＦ和ＨＦ／ＶＨＦ／ＵＨＦ多频段的跳频电台或 （２）短波跳频电台跳速的实用水平一般为数跳～１００跳，秒（以下简 中．包含ＨＦ／ｖＨＦ、写为ｈｏｐ／￣），大部分在５０ｈｏｐ／ｓ以下，很少为ｌＯ００ｈｏｐ／ｓ以上的高速跳 定频电台就多达数十种之多，这是外军新一代通信抗干扰装备的重要 频；受天调技术的限制，其跳频带宽通常为数百ｋＨｚ的窄带跳频，只有 发展趋势。在拓宽频段方面，少数短波电台的频段范围已拓宽到１．６～ 极少数采用新体制的短波跳频电台才达到了较大的跳频带宽； （３）超短波跳频电台跳速的实用水平一般为１００～５００ｈｏｐ／ｓ，多为 ５０ＭＨｚ．如美国的ＲＦ一５ｏｏ短波电台等；少数超短波电台的频段范围 拓宽到３０～１０８ＭＨｚ，如比利时的ＢＡＭＳ超短波电台等，增加了２ＯＭＨｚ 中速跳频： （４）微波接力机既采用了跳频体制，也采用了直扩体制；设备已数 的带宽。 在研制多频段通信抗干扰装备方面更是如火如荼，电台以ＨＦ／ 字化、系统化、固态化，可靠性高，但其综合抗干扰性能还有待于进～ 步提高： （５）大部分现役通信抗干扰装备采用单频段。少数采用多频段： （６）一些国家，特别是军事强国，通信抗干扰装备已形成了较大的 装备规模。 ｖＨＦ／ＵＨＦ三个频段的为典型特征，如：美国的ＡＭ一７１７７Ａ／ＡＲｃ一 １８２（Ｖ），加拿大的ＡＮ／ＧＲＣ－－５１２ｒ、，）多频段电台等。 随着软件技术和高速处理芯片的发展，多频段、多功能（ＭＢＭｒＲ） 抗干扰通信装备是目前的重要发展方向之一。 （４）提高短波跳频数据传输速率取得了突破性进展 ３．抗干扰通信技术发展动态分析 自从短波通信出现以来，由于通信体制、器件以及空中信道等原 （ｉ）提高抗跟踪干扰能力是现阶段跳频通信的重点问题之一 ４ｋｂｉｔ／ｓ以下。在跳频体制下，由于 提高跳频通信抗跟踪干扰能力的技术动态主要有两个方面．一是 因，使其数据传输速率一直限制在２．需要数据压缩，实现短波高速数据传输更为困难，其有效数据速率一 适当提高跳速，二是采用变速跳频。目前，外军具有跳频网分选能力的 ４ｋｂｉｔ／ｓ。 实用跟踪干扰机的跳速短波为几十ｈｏｐ／ｓ，超短波为几百ｈｏｐ／ｓ。由于 般还达不到２．近年来。对这一难题的研究取得了突破性进展，如美国休斯公司 技术和成本等原因，目前还未见可以对付信号密集条件下的较高跳速 的实用跟踪干扰机的报导。外军较新的跳频通信设备．如美国的ＨＦ～ 研制的ＨＦ２０００．跳速为２５６０ｈｏｐ／ｓ，在不采用信道均衡技术的情况下，４ｋｂｉＣｓ；美国Ｓａｎｄｅｒｓ公司推出的ＣＨＥＳＳ系统，以差分 ２０００，瑞典的ＴＲＣ－－３５０，法国的ＡＬＣＡＴＥＬ１１１等．均采用了中高跳速 数据速率为２．５０００ｈｏｐ／ｓ）体制实现了４．８～１９．２ｋｂｉｔ／ｓ的高数据率，首次突破 跳频，以提高其抗跟踪干扰能力。值得注意的是，外军有些跳频通信设 高跳速（了２．４ｋｂｉｔ／ｓ的限制．较好地解决了短波高速数据传输的难题。 备大幅度提高跳速，并不是以提高抗跟踪干扰能力为出发点的，其主 （５）直扩体制的发展与应用 要目的是利用相应的技术体制，由高跳速提高数据传输速率。提高跳 速还便于纠错处理。 变速跳频是抵抗跟踪干扰的有效措施之一，外军现役跳频电台中 也有所采用，但多是半自动变速或有限种跳速隧机变速，还没有实现 术电台中仍然没有得到实际的应用。为了增强其实用性，直扩体制是 直扩体制目前还是主要用于微波及卫星通信系统，少数国家也将 直扩体制在低频段尝试应用，但由于直扩体制固有的弱点，使其在战 真正意义上的变速跳频，通常将其称为准变速跳频。 （２）提高跳频通信抗阻塞干扰的技术措施日趋成熟 跳频通信抗阻塞干扰技术的实用化研究成果主要有：在短波波段 采用自适应选频与跳频相结合的体制，即将经过ＬＱＡ（链路质量分析） 选出的最佳或准最佳频率作为跳频频率表生成的基准：在超短波波段 采用具有ＦＣＳ（频率控制系统）功能的跳频体制，即在一般的窄带干扰 伴随着自适应滤波、自适应调零天线以及可变直扩带宽等技术的应用 而发展的。尽管这几项技术在直扩通信装备中被广泛采用，但是近些 年还几乎未见有突破性的报导。比如自适应滤波的收敛速度、抗窄带 干扰的个数、陷波深度及其能量损失、自适应天线的调零增益等，并且 对于窄带直扩与宽带直扩利弊的争论也未见分晓。不过，对于多进制 直扩的优势已基本达成共识，并在外军直扩通信装备中得到了广泛应 （下转第３２页） 情况下，使用常规跳频，在遇到宽带阻塞干扰时，自动转到ＦＣＳ功能， 用 维普资讯 http://www.cqvip.com 科技信息 。科教视野ｏ ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ ２００７年第１７期 为一２２．４８０ｍＡ，电流最大值为１．０７３５Ａ；电感电流在３４１．５３８ 迭到最 中ｂ电感量和负载电阻Ｒ 的参数变化进行仿真研究，并将仿真结果 大值５．８３３４Ａ。为了观察图２中电感电流在暂态时受开关控制的变化 柞为傥化电路设计的依据。 ．’ 情况，对图２进行局部放大，得到图３。 （１）Ｌ－电感量变化对输出电压的影响 对图１电路的Ｌ。取不同值时，分别进行仿真，得表１。 表１ Ｌ１电感■取不同值时的输出电压 《 Ｖ Ｌ－（“Ｈ） １５ｏｏ １Ｏ００ ５ｏｏ ２００ １５０ １ｏｏ 之 输出电压 孽 （Ｖ） ２５．４８６ ２５．６１２ ２５．６８２ ２６．７０７ ２８．１０４ ３０．５１４ ０ ４０ ８０ ｌｏ０ 由表１可见。Ｌ。取５００１￣Ｈ以上值时对输出电压的控制＿不太敏 廿寸问， ｓ 感，在选用Ｌ。时应根据实际输出电压的需要（２７Ｖ）选择ＬＩ的值为 图３暂态过程时电感电流及控制信号的波形比较放大图 １５０￣Ｈ。 （２）负载电阻Ｒ 值变化对输出电压的影响 图３说明，在暂态初期，电感电流在开关导通时是逐渐攀升的，并 对图ｌ电路的Ｒ 取不同值时，分别进行仿真，得表２。 将在３４１．５３８￣Ｓ时达到最大，完成了电感线圈的最大储能，此时为保 寰２ ＦＩＬ取不同值时的输出电压 证器件安全和ＤＣ／ＤＣ变换器的可靠工作，应注意所选电感的额定电 流必须大于６Ａ以上。 Ｒ （０） １Ｏ ２０ ３０ ４０ ５０ １ｏｏ １５０ ５０ｏ ３．２稳态分析 为了研究稳态时的输出功率，避免功率过大对变换器的不利影 输出电 ２０ 压（Ｖ） ０１２ ２２．６ｌ１ ２３ ６５９ ２４．２５０ ２４．５７３ ２５．９３０ ２８．１５７ ４３．３８６ 响，通过电感Ｌ。对能量的吞吐来研究。对图１电路中电感的功率进行 仿真，得到图４。 １００ 由表２可见，Ｒ 较小时，输出电压较小，Ｒ 较大时，输出电压较 大，所以负载的变化将直接影响到输出电压的大小，在选用Ｒ 时应根 至 据实际输出电压的需要（２７Ｖ）选择ＲＬ的值为１５０ｆｌ。需要注意饷是由 薹ｏ 于负载变动对输出电压的大小产生直接影响。实际电路设计时必须加 有电压反馈调节电路。 ４．结论 ．１００ 负载和电感元件等因素的设计取值将决定变换器输出电压的大 ０ ｌ ２ ３ 时Ｉ￣ｌｌｍｓ 小，并且变换器的器件选取也必须小王仿真得出的最大电流和功率 值，才能保证变换器的稳定可靠工作。 图４ Ｌ１电感功率波形 从图４中可以测出，经过Ｌ。的功率最大值是５９．７７５ｗ，功率最小 参考文献 值是一６５．４５９Ｗ，稳态后最大值为１５．８４０Ｗ，最小值为一１５．０１１Ｗ。图４ ［１］韩彬，景占荣，高田．ＢＯＯＳＴ电路的ＰＳｐｉｃｅ仿真分析叨．微型电脑应 表明设计变换器时，应充分考虑变换器各器件的承受功率。实际使用 用．２００６．１：ｌ１—１２． 器件的功率必须大于仿真得出的器件最大功率．才能保证变换器的安 ［２］邱涛，陈林康，李长兵．ＤＣ／ＤＣ功率变换器软开关技术【Ｊ】．电源技 全工作。 术，２００５．１１：１１６—１１９． 图４中电感功率的波形有正有负，ＰＬ为正表示电感吸收能量，ＰＬ ［３】茹东生，陶东香，章小梅．压控降压ＤＣ—ＤＣ变换器输出响应研究【Ｊ］ 为负表示电感释放能量，ＰＬ波形曲线与时间轴所围面积既是相应时间 ．低压电器（ＴＮ８６）．２００６．１２：４２—４４． 内电感传递能量的大小。不难看出，电路工作的前两个周期中．电感储 ［４］ＧＥＯＲＥＧＩＯＳ Ａ Ｐ，ＮＩＫＯＳ Ｉ Ｍ．Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ 存的能量大于释放的能量，第二个周期开始时．电感电流在第一个周 Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ ｏｆ Ｐｅｒｉｏｄｉｃ Ｓｔｅａｄｙ Ｓｔａｔｅｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ Ｂｕｃｋ 期的基础上增长，进一步储存能量，在开关断开时，电感释放出更大能 ＤＣ—ＤＣ Ｃｏｎｖｅｒｔｅ￣Ｊ］．ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎ ｏｎ Ｐｏｗｅｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，２００４，１９（７）： 量，以更高的电压向负载提供电压。应该注意到．电感上负电压的幅值 ９６９—９７０． 对电感电流下降成正比，随着电流下降斜率也随之增加，直到在单个 ［５］阮新波，严仰光．直流开关电源的软开关技术【Ｍ】．北京：科学出版 工作周期末尾，电感电流值下降到此工作周期开始时的电感电流值． 社．２０００． 此时，电感吸收的能量等于其释放的能量，电感不再进一步储能，开关 ［６］张卫平．绿色电源——现代电能变换技术及应用【Ｍ】．北京：科学出 断开时电感提供的负电压不会再增加，电感电流下降的斜率也不会增 版社．２０ｏ１． 加，电感进入稳定工作状态 ［７］张乃国．电源技术【Ｍ】．北京：中国电力出版社，１９９８．１０：１２８—１２９． ３．３参数变化对输出电压的影响 ［８］杨帮文．新型实用电源电路集锦【Ｍ】．北京：人民邮电出版社， 为了研究实际ＤＣ／ＤＣ变换器电路设计器件的最佳理论值．对图１ 】９９９．９６３－６４． （上接第４８页）（６）综合抗干扰体制及技术的应用 ４．结束语 目前，采用综合抗干扰体制的典型标志之一是跳频、直扩和跳时 近年来．尽管我国抗干扰通信技术和装备得到了长足的发展，在 三种基本抗干扰体制的组合应用，特别是在ＶＨＦ／ＵＨＦ及其以上频段 有些方面已达到国际先进水平．但总体上与国际先进水平还存在一定 更是如此。 差距。希望本文能对我国抗干扰通信技术和装备的发展起到一定指导 除此之外，很多通信抗干扰设备采用了频率自适应、窄带干扰自 作肌 适应滤波器、跳频滤波器、交织纠错、猝发传输、变速跳频、变带宽直扩 以及自适应天线调零增益等增效措施。有些通信抗干扰设备．特别是 参考文献 短波跳频电台，具备了猝发数据传输的能力，提高了抗干扰、抗截获和 ［１］张传庆，罗蓉嫒，陶香云等．夕 军抗干扰电台汇集．信息产业部电子７ 抗测向能力；有些通信抗干扰装备增加了ＧＰＳ定位功能．可与跳频同 所．２００６．７． 步相结合，提高了综合应用能力。从总体上看，外军通信抗干扰设备体 ［２］罗蓉嫒，陶香云＿夕 军抗干扰电台技术的进展．１９９９军事通信抗干扰 现了频率域、时间域、空间域、调制域、速度域等多维空间抗干扰技术 研讨会论文集．南京，１９９９．１０． 的综合以及扩谱抗干扰技术与非扩谱抗干扰技术的结合。 ［３］姚富强．扩展频谱处理增益算法修正叨．现代军事通信，２００３（１）．
