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跳频通信在电子对抗中的应用精品文档跳频通信在电子对抗中的应用The Applications of the Frequency -Hop Communication System in Electronic Warfare电子012班 陈贝摘要随着通讯、雷达和火箭技术的发展，以及它们在军事上的广泛应用，无线电干扰和无线电技术侦察在现代军事技术中越来越占据重要的地位并且已经成为保存自己、消灭敌人的重要措施之一。本文简要介绍了电子对抗技术的由来，现状及其发展。着重介绍了电子对抗中的通信对抗以及跳频通信系统在电子对抗中的应用。跳频技术抗干扰能力强，抗截获能力高，在军事通信领域应用广泛。随着高新科技的发展，越来越多先进的技术将应用到电子对抗中。关键词：电子对抗，通信对抗，跳频系统，电子侦察，电磁场，干扰Abstract With the development of communication, radar and rocket technology, and their sweeping applications in military courses, the radar jam and technical scout have been more and more important in modern military technology. They have been among the most important measures which are used to protect oneself and destroy the enemy.This paper simply introduced origin, status quo and development of the Electronic Countermeasures technology. The applications of communications countermeasures and Frequency-Hop Communications System in the Electronic Countermeasures have been emphasized. It has not only strong ability of anti-jamming and anti-interception but also abroad applications in the field of martial communications for Frequency-Hop technology. With the development of high-new technology, more and more advanced technology will be applied to the Electronic Countermeasures. Key Words: Electronic warfare, Communication countermeasure, Frequency hopping communication system, Electronic reconnaissance, Electromagnetic field, Interference引言：昨日辉煌：电子对抗的历史由来与发展随着战争形态和科学技术的不断发展变化,电子战也成为了一定历史阶段的产物。在其形成和发展的过程中，充满了波折和艰辛，因而电子战也被蒙上了一层神秘的面纱而具有近乎传奇的色彩。早在1837年，美国科学家莫尔斯发明了有线电报。19世纪末，科学家们在研究无线电通信时，发现随着发射机数量的增多，出现了相互干扰的现象，当时科学家们并没有意识到这种现象对未来战争的影响，但这却为电子战的产生奠定了基础。首次有意识地运用无线电干扰并不是出于军事目的，而是商业利益。1901年9月，美国举行国际游艇比赛，谁首先报道比赛结果谁就可以吸引更多的广告客户。美国无线电电报公司利用两部大功率发射机干扰阻塞其他两家公司的无线电接收机，并用另一部发射机通报比赛情况，从而取得了竞争胜利。最早的电子战是在20世纪初的日俄海战中偶然出现的。1905年5月，日本联合舰队与沙俄第二太平洋舰队在日本海域展开了一场大规模海战，日本利用无线电侦察设备截获了俄方舰队的无线电通信情报，掌握了俄舰的作战动向，然后日军在俄军航路上预先设伏，突然出击，使俄舰队无法组织起有效的抵抗，俄军被各个击破，全军覆没，日军大获全胜。电子战的出现就象一个“幽灵”，很快在第一次世界大战中应用起来。但这一时期的电子战只限于通信干扰，通信欺骗等比较简单的手段，所以我们通常把它称为电子战发展的序幕阶段。第二次世界大战期间，雷达和无线电导航设备先后应用于战场，无线电通信也发展到了一个比较高的层次，这个时候的电子战在战争当中的各个领域广泛地应用起来，并逐步成为了战役，战斗的重要保障手段。1944年6月，德军依靠无线电导航引导轰炸机在夜间袭击伦敦，导致英德之间展开了一场激烈的无线电导航对抗，此后，雷达投入使用，成为防空探测和火炮控制的有力武器，雷达对抗便成为当时电子战的重点。电子战第一次大规模，多手段，全方位的运用，就是诺曼底登陆战役，英美盟军非常巧妙的应用假目标欺骗和压制干扰，取得了辉煌的胜利。1965年到1975年的越南战争和第三、第四次中东战争期间，雷达和光电制导的精确制导武器系统的对抗，掀起了电子战发展的第二次高潮。 1975年以后的中东战争，马岛战争，特别是1962年的贝卡谷地战斗中，以色列把电子战发挥到出神入化、淋漓尽致的地步。 1991年初的海湾战争，多国部队把电子战推向更加高级的阶段。海湾战争成了多国部队进行综合电子战的实验场，充分体现并实施了电子战信息综合利用、电子战资源综合控制和管理、对敌方作战指挥系统的关键性薄弱节点实施系统对抗、体系对抗的综合电子战作战思想，全面瘫痪了伊拉克的作战指挥系统和战略防空体系，使多国部队创造了战争史上伤亡率最低的神话，以最小的代价取得了最大的胜利。放眼回眸，电子战从20世纪初诞生便倍受世界各国的青睐，成为战争的宠儿。从电子战面世出现于“日俄战争”，历经两次世界大战初试锋芒，到首次大规模运用电子战的诺曼底登陆战役，经过越南战争、中东战争和英阿马岛战争，直至电子战大暴光的海湾战争和科索沃战争，电子战以其魔法般的神奇效应，让世界各国军事家们倾心。如今，电子战历经无数大大小小的战争，风风雨雨地走过近一个世纪。很显然，未来战争是一种打破时空、打破疆域，以信息战为核心的高技术战争，而电子战和网络战则是信息战的两种主要形式。以下便简单介绍一下电子对抗的技术因素。正文第一章：电子对抗技术概述一、 电子对抗简介 电子对抗就是为削弱、破坏敌方电子设备的使用效能和保障己方电子设备正常发挥效能而采用的综合技术措施，其实质是斗争双方利用电磁波的作用来争夺对电磁频谱的有效使用权。无线电通信、雷达等电子系统是载有信息的电磁波辐射源，其接收设备需要检测出有用的信号才能发挥效能。当这些电子系统辐射电磁波时，敌方便可能侦测、识别其辐射信号，并判明辐射源性质，依据需要采取扰乱、欺骗等电子干扰技术措施来阻碍其对有用信号的检测，降低其效能。而这些电子系统为了抵抗干扰，则须采用多种电子防御技术，以对付敌方的侦测和扰乱。电子对抗按其对象可分为通信对抗、导航对抗、雷达对抗、制导对抗、光电对抗、敌我识别对抗、无线电引信对抗、遥控遥测对抗和C3I(注1)对抗等。随着电子技术应用的扩展，新的对抗领域还会出现。通信、导航、雷达和制导等电子系统的工作波段，从超长波延伸到毫米波、红外和光波波段，涉及整个电磁频谱。因此，电子对抗有时也称电磁对抗。电子对抗首先萌发于对通信的干扰。20世纪初，随着火花通信的应用就有了对军事通信的窃听和干扰。第一次世界大战期间，随着选频通信的出现，发展了相应的通信对抗。第二次世界大战期间和战后的50年代，通信、导航和雷达技术已相继成熟。电子对抗技术也获得了相应的发展。在雷达对抗方面，广泛使用了箔条和角反射器等无源干扰，以及噪声有源压制性干扰。50年代后期，由于功率行波管的出现，实现了欺骗性干扰。在通信对抗方面，研究了对调频电话、移频电报和单边带通信进行干扰的最佳干扰样式，出现了专门用于通信对抗的设备。在此阶段已有几十种电子对抗设备，使用了专用的电子对抗飞机，建立了电子对抗部队。同时，又致力于研究有效的反干扰技术，以改进雷达、通信、导航和制导系统，因而形成了电子对抗概念。60年代以来，通信、雷达和光电技术获得了飞跃的发展。火控系统、制导系统等大量应用并成为主要攻击手段，因而对角度、速度和距离跟踪系统的欺骗干扰技术也得到了相应发展。同时，出现了以噪声调频干扰为主的多种形式的压制性干扰。由于红外寻的导弹、光电控制武器的应用，电子对抗向光电领域扩展。在此时期，开始将计算机用于电子对抗设备，改进了专用的电子对抗飞机，制成了投掷式干扰、反辐射武器和侦察站等多种电子对抗设备。各种电子设备也都改进了反干扰措施，研制了快速跳频通信、频率捷变雷达等反干扰能力强的电子设备。70年代以来，进入发展电子对抗系统的阶段。现代战争的电磁环境日益复杂，威胁源的数量和样式增长很快，武器系统的攻击速度越来越快，允许的反应时间非常有限。因此，单一的电子对抗设备无法在任何情况下都能奏效，需要完备的电子对抗系统。随着数字技术、计算机科学、超大规模集成电路、宽带微波技术等的进步，电子对抗正向着数字化、自适应和多功能系统方向发展。自适应电子对抗系统将电子侦察和多种电子干扰设备在计算机控制下综合成一体，以求达到实时优化的能力。它可对复杂信号环境中的每一威胁信号自动搜索和实时处理，实现识别、告警和定位，并按威胁等级实时控制干扰系统自动适应信号环境。使干扰种类和发射方向、频率、时间、功率和调制样式等参数与被干扰信号相匹配，以求干扰效果最佳。它能以一个干扰系统按威胁等级的顺序合理地分配干扰资源以压制多个威胁，对制导、火控、通信等系统同时实施干扰，并具有鉴定于扰效果的能力。电子对抗是电子信息技术日益与军事斗争相结合的必然产物，是在信息空间展开的斗争。为取得作战的胜利，最初是直接杀伤战斗人员和摧毁工事，后演变为首先摧毁武器系统，发展到首先攻击作战用的信息系统。攻击信息系统除了采用摧毁式的硬杀伤外，还可依据电磁信息交换的特点在信息空间进行各种干扰，这种软杀伤是电子对抗区别于其他攻击手段的特点。而反辐射武器、精确定位与攻击系统则是电子侦察与硬杀伤系统的结合。电子对抗技术针对性强，因此，其重复有效性很低。不被侦察、不被干扰的电子系统和特别有效的电子侦察、电子干扰技术都不会长期存在，一方的优势不久就为对方高出一筹的技术所压倒。这种交替领先的多变性促使各方力争拥有足够的电子对抗技术储备和快速反应能力。电子对抗信号环境的研究是电子对抗的重要课题，包括信号环境的分析，模拟和数据库。电子对抗系统的信号环境是指在电子对抗系统的能力所达到的空间内工作着的辐射源数量、种类及其每秒发射的脉冲个数（或占据的波道个数）。高密度电子对抗环境中可有1000部以上的雷达和几千部通信电台工作，由于系统的灵敏度和所在的高度不同，信号密度从每秒几万、几十万个脉冲到每秒一百万个以上的脉冲。信号种类有脉冲的、连续波的、编码的和频率捷变的，还有红外和激光信号等，且信号呈现时间甚为短暂。因此，现代电子对抗技术所面临的已不是单一的威胁信号，而是要解决如何与信号环境相匹配。因此必须系统地对信号环境特性作完整的分析，按信号的特征、威胁等级和种类进行编号，建立电子对抗信号环境数据库，以备在进行信号识别时作为先验知识加以调用。对信号环境进行模拟是设计、测试、鉴定电子对抗系统和对电子对抗部队进行训练的有效手段。二、 电子对抗主要包括电子侦察、电子干扰和电子防御。(1)电子侦察：搜索、截获、识别、定位和分析空中辐射的电磁能量，以掌握对方辐射源的技术特性、威胁程度和兵力部署变动等情报的电子技术。电子侦察是电子对抗技术的组成部分。作战系统的效能越来越依赖于先进的电子系统，而通信、雷达、无线电导航和制导等电子系统，都要向空中发射具有一定能量和信息的电磁波。同时，空间还存在着对方无意辐射的电磁信号，从而形成了一个电磁信号空间。电子侦察就是在远距离上直接通过对传播于空间的对方有意或无意辐射的电磁信号的截获和分析，收集有关对方辐射源的特性、能力和意图等信息，借以监视对方电磁频谱活动，查清对方的电子环境，从而获得有价值的情报进行作战支援。辐射源的特性通常可用其特征参数来表征。每种辐射源都有自己的特征参数。例如，雷达的特征参数主要有：射频及其变化特性、功率电平、脉冲重复间隔及其调制特性、脉冲宽度及其调制特性、脉内频率或相位调制特性、天线扫描类型、扫描周期、方向图和极化特性等。通信信号的特征参数主要有：工作频段、载波频率、调制样式、信号持续时间、功率电平、通信体制和发射机位置等。电子侦察根据所侦测到的信号特征参数即可识别辐射源，并推断其用途、能力和威胁程度。电磁信号空间环境存在着大量辐射源。它们分布在宽广的频域和空域内，而且工作体制繁多，波形复杂多变，各种电磁信号在频域上拥挤，在时域上密集交叠。因此，电子侦察从密集复杂的电磁信号环境中截获和识别辐射源实际上是相当复杂的。电子侦察系统的输入端，通常是由多个辐射源交叠在一起所形成的信号流，它们的工作频率、到达方向、到达时间、调制样式、辐射时间、信号强度、极化形式和地理位置等都是未知的。为了查明辐射源的特性及其能力，电子侦察系统首先要正确地发现信号的存在。这就要求被侦察的辐射源正在向电子侦察系统方向产生足够时间的辐射，而电子侦察系统必须在方向上、频率上和极化上对准被侦察的辐射源，并且要有足够的灵敏度。其次，电子侦察系统在发现信号的同时，需要利用各辐射源的不同特征，将各辐射源从密集复杂的信号流中分离出来，把有用信号与其他信号分开，即进行信号分选或分类，并精确地测定和分析各辐射源的特征参数。然后，与数据库中已存入的辐射源参数表进行比较，对辐射源进行识别，推断其用途和能力，显示和记录辐射源的特征参数、类型、威胁程度和可信度等并确定辐射源的优先等级，供指挥员使用，或自动引导干扰系统进行工作。同时，根据不同位置测定的到达方向或到达时差，可以确定辐射源的地理位置。根据需要，对记录的数据还可进一步进行综合分析。因此，电子侦察系统实质上是一种对电磁信号环境进行采样、分析和处理的信息系统，一般都具有对电磁辐射信号进行探测、分选、分析、识别、定位和记录等功能。为了能在密集复杂的电磁信号环境中快速截获和识别辐射源，通常要求电子侦察系统具有频段宽和方位覆盖宽、截获概率高、截获时间少、灵敏度高、动态范围大、测频和测向精度高、响应速度快、频率和方向分辨力高、信号分选和分析能力强、虚警率低、识别可靠性高、干扰信号抑制好及定位精度高等特性。根据任务和用途的不同，可分为电子情报侦察和电子支援侦察。电子情报侦察：属于战略侦察，是通过有长远目的的预先侦察来截获对方电磁辐射信号，并精确测定其技术参数，全面地收集和记录数据，认真地进行综合分析和核对，以查明对方辐射源的技术特性、地理位置、用途、能力、威胁程度、薄弱环节，以及敌方武器系统的部署变动情况和战略战术意图等，从而为战时进行电子支援侦察提供信息，为己方有针对性地使用和发展电子对抗技术，制定军事作战计划提供依据。为了不断监视和查清对方的电子环境，电子情报侦察通常需要对同一地区和频谱范围进行反复侦察，而且要求具有即时的与长期的分析和反应能力。但是，它主要着眼于新的不常见的信号，同时证实已掌握的信号，并了解其变化情况。由电子情报侦察所收集的情报力求完整准确，利用它可以建立包括辐射源特征参数、型号、用途和威胁程度等内容的数据库，并不断以新的数据对现行数据库进行修改和补充。通过电子情报侦察所获得的情报，可分为辐射情报和信号情报两类。辐射情报是从对方无意辐射中获得的情报；信号情报是从对方有意辐射的电磁信号中获得的情报。电子支援侦察：属于战术侦察，是根据电子情报侦察所提供的情报在战区进行实时侦察，以迅速判明敌方辐射源的类型、工作状态、位置、威胁程度和使用状况，为及时实施威胁告警、规避、电子干扰、电子反干扰、引导和控制杀伤武器等提供所需的信息，并将获得的现时情报作为战术指挥员制定当前任务的基础，以支援军事作战行动。对电子支援侦察的主要要求是快速反应能力、高的截获概率，以及实时的分析和处理能力。电子侦察不是直接从敌方辐射源的使用者或设计者获得情报，而是在离辐射源很远处，依靠直接对敌方辐射源的快速截获与分析来获取有价值的情报。电子侦察本身并不辐射电磁能量，因而具有作用距离远、侦察范围广、隐蔽性好、保密性强、反应迅速、获取信息多、提供情报及时和情报可靠性高等特点。但是，电子侦察也有其局限性，主要是完全依赖于对方的电磁辐射，而且在密集复杂的电磁环境中信息处理的难度较大。(2)电子干扰：依据侦察到的信息采取一定的信号形式和技术，通过电磁波的作用来阻碍敌方有效地使用电磁频谱的电子技术。按干扰源的不同，电子干扰可分为有源干扰和无源干扰。前者是向工作着的敌方电子系统的接收设备发射具有一定能量和一定频谱的噪声信号或各种假信号；后者是在敌电子系统的发射与接收设备之间的电磁波传播路径上设置能扰乱电磁波正常传播、改变目标对电磁波的正常反射或形成假目标信息的各种干扰物。若用干扰来降低敌方接收设备的信噪比，使之难于检测有用信号或增加测量控制误差，则称为压制性干扰；若用各种假信息来诱骗敌方作出错误判断，则称为欺骗性干扰。(3)电子防御：为削弱敌方的电子侦察、电子干扰以保障已方对电磁频谱的有效使用而在通信、雷达等电子系统中采用的电子技术措施。它包含电子反侦察、电子反干扰两个方面。通常采取的技术措施是：在频率域采用新频段、扩展信号频谱、频率捷变；在空间域采用窄波束、波束零点自适应对向干扰源、极化捷变；在时间域采用快速发射电磁信号和管制电磁辐射；在功率上增大有效辐射功率，以提高接收机的信噪比；采用编码技术使敌方虽收到信号但得不到有用信息；采用新体制的电子系统、反干扰电路等。这些技术措施是表征电子系统性能的重要指标，不象电子侦察、电子干扰那样需要使用独立的设备。而是附加于各自的电子系统中。因此，有时不考虑电子防御，而仅把电子侦察和电子干扰称为狭义的电子对抗。通常提到的电子对抗系统或电子对抗设备，均是指这种狭义的电子对抗概念。注1：C3I系统全称为指挥、控制、通信与情报系统(command，control，communicationand intelligence)。它是由各种设施、器材、通信和人员构成的组织体，是高度自动化的计划、指挥和控制系统，在技术上依赖于先进的计算机和通信的结合。采用电子对抗与数据传输相结合而形成电子对抗网，对敌方C3I系统进行削弱、瓦解的技术叫C3I对抗。平时，主要是对己方电磁辐射进行管制、伪装，以欺骗敌方C3I系统的侦察和监视;战时，主要是干扰其通信联络，使其自动化指挥中断，对敌方C3I系统的数据传输网大量输入虚假信号，以使计算机输出无用的结果或使之饱和而失去处理数据的时机。第二章 通信对抗概述在电子对抗中，最重要的莫过于通信对抗。可以想象，如果战争中没有良好通信的通信设备和通信信道，在战争中势必处于劣势地位。无论是早期的海湾战争，还是最近的伊拉克战争，或者是以后的战争，通信始终处于至关重要的地位。从精确制导武器，到GPS定位系统，再到雷达设备，甚至于下达和执行每一个军事命令，无一不是通过通信设备和通信信道来完成。由此可见，电子对抗的关键在于通信对抗。一、 通信对抗包括通信侦察和通信干扰两部分。（1）通信侦察：使用电子侦察测向设备，对敌无线电通信设备所发射的通信信号进行搜索截获、测量分析和测向定位，以获取信号频率、电平、通信方式、调制样式和电台位置等参数，对其截听判别，以确定信号的属性。通信侦察是通信干扰的支援措施，用以保障通信干扰的有效进行。一般包括信号搜索截获、信号测向定位、信号测量分析、信号侦听、信号识别判断等侦察过程。下面简要介绍一下测向定位。信号测向定位：敌方各个通信信号进行测向定位。一般由三个测向站协同进行。各测向站装有测向设备，当测向设备调到某一通信信道时，接收敌方此信道的信号，通过测向设备的测量得出此信号的方向角。它是以测向站所在地点为原点，一般以正北方向为0度。方向角是信号与测向站的连线和正北线的夹角，按顺时针方向计算。如信号在测向站的正东方向，则方向角为90。三个测向站同时对此信号测向，根据测得的三个方向角，通过交叉定位计算即可确定电台的地理位置。对敌方通信信号进行逐个测向定位，可以掌握敌方电台的地理分布情况。原理图如下：图1 对敌方电台的信号测向定位原理图（2）通信干扰：根据通信侦察获得的敌方通信有关情况，运用电子干扰设备发射适当的干扰信号，破坏和扰乱敌方的无线电通信。实施通信干扰，都要发射干扰电磁波，因而通信干扰属于有源干扰。通信干扰可分为欺骗性干扰和破坏性干扰(原理类同压制性干扰)两类。按干扰的频谱宽度通信干扰可分为：瞄准式干扰：压制敌方一个确定信道的通信干扰。干扰频谱宽度仅占一个信道频宽，准确地与信号频谱重合，而不干扰其他信道的通信。阻塞式干扰：压制敌方在某一段频率范围内工作的全部信道的通信干扰。其单机干扰频谱宽，但干扰功率比较分散，因此，同样的干扰功率比瞄准式干扰的威力小。第三章 跳频通信原理及其在电子对抗中的应用一、通信系统的组成通信的目的是传输消息。根据传递消息的不同，目前通信业务分为电报、电话、传真、数据传输和可视电话等。从广义上讲，广播、电视、雷达、导航、遥测、遥控等均可列入通信的范畴。实际的点对点通信，都是把发送端的消息通过某种信道传送到接收端。这种通信系统可以由下面的系统模型来描述。信宿接收设备信道发送设备信源噪声源图2 通信系统的简化模型 其中，信源的作用是把各种消息转化成原始电信号。为了使原始电信号适合在信道中传输，由发端设备对原始电信号进行某种变换，然后再送入信道。信道是信号传输的通道可以是有线信道，也可以是无线信道。在接收端，接收设备的功能与发送设备相反，能从接收信号中恢复原始电信号，而信宿则把原始电信号转换成相应的消息。然而在军事应用中，例如广播、雷达、卫星、微波通信中，广泛采用无线通信方式。从而其具体模型如下：图3无线通信系统简化模型无线通信系统中，需要通过发射天线和接收天线发送和接收信号。二、跳频通信系统1为什么需要跳频通常我们所接触到的无线通信系统都是载波频率固定的通信系统，如无线对讲机，移动电话等，都是在指定的频率上进行通信，所以也称作定频通信。这种定频通信系统，一旦受到干扰就将使通信质量下降，严重时甚至使通信中断。而跳频通信就是把信息在不同时间段上载荷到不同的频率上，通过不同频率的信道传输信息，这种通信方式到隐蔽性好，抗干扰能力强。在敌我双方的通信对抗中，敌方企图发现我方的通信频率，以便于截获所传送的信息内容，或者发现我方通信机所在的方位，以便于引导炮火摧毁。定频通信系统容易暴露目标且易于被截获，这时，采用跳频通信就比较隐蔽也难以被截获。因为跳频通信是“打一枪换一个地方”的游击通信策略、使敌方不易发现通信使用的频率，一旦被敌方发现，通信的频率也已经“转移”到另外一个频率上了。当敌方摸不清“转移规律”时，就很难截获我方的通信内容。跳频通信具有抗干扰、抗截获的能力，并能作到频谱资源共享。所以在当前现代化的电子战中跳频通信已显示出巨大的优越性。另外，跳频通信也应用到民用通信中以抗衰落、抗多径、抗网间干扰和提高频谱利用率。2跳频图案通常我们希望频率跳变的规律不被敌方所识破，所以需要随机地改变以至无规律可循才好。但是若真的无规律可循的话，通信的双方(或友军)也将失去联系而不能建立通信。因此，常采用伪随机改变的跳频图案。只有通信的双方才知道此跳频图案，而对敌方则是绝对的机密。所谓“伪随机”，就是“假”的随机，其实是有规律性可循的，收发双方都知道其规律性，但当敌方不知跳频图案，很难猜出其跳频的规律来。f（频率） 5F 4F 3F 2F 1F 0 T 2T 3T 4T 5T t(时间)图4 跳频图案图中横轴为时间，纵轴为频率。这个时间与频率的平面叫作时频域（注2）。也可将这个时频域看作一个棋盘，横轴上的时间段与纵轴上的频率段构成了棋盘格子。黑格子代表所布棋子的方案，就是跳频图案；它表明什么时间采用什么频率进行通信，时间不同频率也不同，不同时间的频率选择具有伪随机性。在时频域这个“模盘”上的一种布子方案就是一个跳频图案。当通信收发双方的跳频图案完全一致时，就可以建立跳频通信了。注2：时频域就是时间和频率构成的坐标平面，就像代数中的x和y组成的直角坐标系类似。3跳频通信系统抗干扰 通信收、发双方的跳频图案是事先约定好的，或者是由发方通知收方的。这个跳频图案是敌方所不知道的。敌方若想于扰跳频通信，有几种策略可供选择： 干扰方式1，在某一个频率上施放长时间的大功率干扰，即单频干扰。 干扰方式2，在某几个频率上施放长时间大功率的干扰，即多频干扰。 干扰方式3；在连续的几个频带上施放长时间大功率的干扰，称作部分频带干扰。 干扰方式4，在不同时间内在不同的频率上施放大功率的干扰。 干扰方式5，依照跳频图案的规律跟踪施放大功率的干扰。 这些干扰方式和跳频通信的关系正像二人对奕时相互“出子”一样，当双方的“布子”落在时一频域棋盘内的同一小格时，则干扰有效。因此，跟踪跳频图案施放的干扰策略就是最佳的干扰跳频通信的策略了。 f 0 0 0 1 0 t T 2T 3T 4T 5T图51 干扰方式1 0 1 0 1 0图52 干扰方式2 0 1 1 1 0 图53 干扰方式3 0 1 0 1 0 图54 干扰方式4其中，填充颜色的代表大功率干扰信号。标记“0”的表示未受干扰，而标记“1”的表示受到干扰。由图中可知，方式1干扰策略是在时间上连续的施放一个窄带干扰；方式4干扰策略是在第一个时间段用第一个频率段进行干扰，第二个时间段用第二个频率段进行干扰，依次下去，就形成了沿时频域模盘对角线上的于扰带。跳频图案中受到这两种干扰时就用棕色方块来表示。由图中可以看出，干扰方式1只干扰了一个跳频驻留时间的通信，而干扰方式4则干扰了两个跳频驻留时间的通信。跳频图案的不同，其干扰的效果也不尽相同。当跳频图案的随机性越大时，跳频抗干扰的能力就越强；“棋盘”越大时，即频率和时间的乘积越大时，可容纳的随机图案也越多，跳频图案本身的随机性也越大，从而抗干扰能力也越强。 所谓抗于扰能力强，实际上是指碰到干扰的概率小。为了有效地干扰跳频系统，在通信频率跳到新的频率之前，干扰机必须完成从侦听到施放干扰的全过程。显然，为了对付跟踪式干扰，希望跳频信号的驻留时间越短越好，让干扰机来不及施放干扰。因此，希望跳频通信的跳速应当尽可能的快才好。这就是目前各国争先研究快速跳频通信装备的原因之一。4跳频技术指标与抗干扰的关系 考察一个系统的跳频技术性能，应注意下列各项指标： 跳频带宽跳频频率的数目跳频的速率跳频码的长度(周期)跳频系统的同步时间 一般说来，希望跳频带宽要宽，跳频的频率数目要多，跳频的速率要快，跳频码的周期要长，跳频系统的同步时间要短。 跳频带宽（总带宽）的大小，与抗部分频带的干扰能力有关。跳频带宽越宽，抗宽带干扰的能力越强。所以希望能全频段跳频。例如，在短波段，从1.5MHz到3MHz全频段跳频；在甚高频段，从30MHz到80MHz全频段跳频。 跳频频率的数目，与抗单频干扰及多频干扰的能力有关。跳变的频率数目越多，抗单频、多频以及梳状干扰的能力越强。在一般的跳频电台中，跳频的频率数目不超过100个。 跳频的速率，是指每秒钟频率跳变的次数，它与抗跟踪式干扰的能力有关。 跳速越快，抗跟踪式干扰的能力就越强。一般在短波跳频电台中，其跳速目前不超过100跳秒。在甚高频电台中，一般跳速在500跳秒。对某些更高频段的跳频系统可工作在每秒几万跳的水平。 跳频码的长度，它将决定跳频图案延续时间的长度，这个指标与抗截获(破译)的能力有关。 跳频图案延续时间越长，敌方破译越困难，抗截获的能力也越强。跳频码的周期可长达10年甚至更长的时间。 跳频系统的同步时间，是指系统使收发双方的跳频图案完全同步并建立通信所需要的时间。系统同步时间的长短将影响该系统的顽存程度。因为同步过程 一旦被敌方破环，不能实现收、发跳频图案的完全同步，则将使通信系统瘫痪。因此，希望同步建立的过程越短越好，越隐蔽越好。根据使用的环境不同，目前跳频电台的同步时间可在秒或几百毫秒的量级。5跳频通信系统的主要特点跳频系统的特点，在很大程度上取决于它的扩展频谱机理。跳频扩展频谱在机理上与直接序列扩展频谱大不相同。从图51的跳频图案上可以看出，每一跳频驻留时间的瞬时所占的信道带宽是窄带频谱，依照跳频图案随时间的变化，这些瞬时窄带频谱在一个很宽的频带内跳变，形成一个跳频带宽。由于跳频速率很快，从而在宏观上实现了频谱的扩展。目前的通信系统不论是模拟调制的还是数字调制的，通常都是窄带的通信系统。如果给现有的窄带通信系统加装上能使其载波频率按照某种跳频图案跳变并能实现同步接收的装置，则可改造成为跳频通信系统。 所谓跳频抗干扰，是指跳频的跳频图案被敌方发现、识别的概率，以及跳频频率与敌方干扰频率相一致的概率。这种概率越小，抗干扰能力越强。 组网能力是现代通信的基本要求之一。跳频通信组网可分为正交跳频网和非正交跳频网。如果多个跳频通信所采用的跳频图案在时频域“棋盘”上相互不发生重叠，则称它们为正交跳频网；如果发生重叠，则称为非正交跳频网。如图6所示。 f t图6 两个正交的跳频图案根据跳频网的同步方式，可分为同步网和异步网。正交跳频网为了保证跳频图案的正交，要求全网严格的定时，采用同步网方式，所以它是正交跳频同步网。由于正交网的跳频图案不发生重叠，所以它不存在因跳频频率重合引起的网间干扰。而它可组网的数目最大等于跳频的频率数目。 非正交网为了简化网络管理常采用异步网方式。由于非正交网的跳频图案会发生重叠，存在跳频频率重合的机会，所以会产生网间干扰。为了减少网间干扰 就需要精心选择跳频图案，尽量减少图案发生重叠的机会，就是所谓的要尽量使跳频图案达到准正交。准正交异步跳频网不需要全网的定时同步，因此可以降低 对定时精度的要求，且便于技术上实现。6跳频信号的发送与接收（1）发送：在传统的定频通信系统中，发射机中的主振荡器的振荡频率是固定设置的，因而它的载波频率是固定的。为了得到载波频率是跳变的跳频信号，要求主振荡 器的频率应能遵照控制指令而改变。这种产生跳频信号的装置叫跳频器。通常，跳频器是由频率合成器和跳频指令发生器构成的。跳频系统的频率合成器输出什么频率的载波信号是受跳频指令控制的。在时钟的作用下，跳频指令发生器不断地发出控制指令，频率合成器不断地改变其输出载波的频率。因此，混频器输出的已调波的载波频率也将随着指令不断地跳变，从而经高通滤波器和天线发送出去的就是跳频信号。跳频器输出的跳变的频率序列，就是跳频图案。因此，有什么样的跳频指令就会产生什么样的跳频图案。通常，是利用伪随机发生器来产生跳频指令的，或者由软件编程来产生跳频指令。所以，跳频系统的关键部件是跳频器，更具体地，是能产生频谱纯度好的快速切换的频率合成器和伪随机性好的跳频指令发生器。 （2）接收：定频信号的接收设备中，一般都采用超外差式的接收方法，即接收机本地振荡器的频率比所接收的外来信号的载波频率相差一个中频，经过混频后产生一个固定的中频信号和混频产生的组合波频率成分。经过中频带通滤波器的滤波作用，滤除组合波频率成分，而使中频信号进入解调器。解调器的输出就是所要传送给收端的信息。跳频信号的接收，其过程与定频的相似。为了保证混频后获得中频信号，要求频率合成器的输出频率要比外来信号高出一个中频。因为外来的信号载波频率是跳变的，则要求本地频率合成器输出的频率也随着外来信号的跳变规律而跳变，这样才能通过混频获得一个固定的中频信号。图7给出跳频信号接收机的框图。图中的跳频器产生的跳频图案应比接收信号高出一个中频，并且要求收、发跳频完全同步。所以，接收机中的跳频器还需受同步指令的控制，以确定其跳频的起、止时刻。可以看出，跳频器是跳频系统的关键部件，而跳频同步则是跳频系统的核心技术。图7 跳频信号的超外差接收机跳频系统要实现跳频通信，正确接收