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跳频通信技术及其应用与发展

Posted on 2010-02-03 09:15  大椰网吧  阅读(1119)  评论(0编辑  收藏  举报
、引言跳频通信是扩频通信的一个分支,它的突出优点是抗干扰性强,因而很适用于军事领域。当70年代末第一部跳频电台问世以后,就预示着其发展势头锐不可挡。到了80年代,世界各国军队普遍装备跳频电台。这十年是跳频电台发展速度最快的十年。广泛使用跳频电台曾被誉为80年代VHF频段无线电通信发展的主要特征。90年代,跳频通信如虎添翼,在军用跳频通信领域已相当成熟的同时,跳频通信的应用又拓宽到民用领域。业内人士指出,跳频通信是对抗无线电干扰的有效手段,称其为无线电通信的“杀手锏”。跳频通信是如此的神奇,以致于自其问世至今的短短30年间,倍受世界各国,特别是几大军事强国的青睐。

2、 跳频通信的基本概念:

 2.1  定义我们在用收音机收听某电台,当电台在中波和短波两个波段上播放同一个节目时,有这样的体会:若中波波段信号不好,则随即换到短波波段收听;当短波波段信号不好,则又换回到中波波段收听。这种以更换波段的手段来改善收听效果的方法,就是跳频的通俗含义。只不过这种跳频仅在接收端发生,而且是由人工干预来实施跳频的。我们假设,当广播电台发送的频段也能“紧跟”收音机用户更换的话,那么,这种通信方式就是跳频通信。因此,跳频通信可这样描述:通信收发双方同步地改变频率的通信方式称为跳频通信。

 2.2  同步条件(通信条件) 与定频通信相比,跳频通信的载波频率一直在跳变。工作中,发方以相当快的速率(跳速)改变频率,收方必须与发方同步地改变频率,双方才能保持通信。也就是说,跳频通信时,收发双方必须采用同一种跳频图案。图1所示为跳频通信双方失步和同步情况。其中,图a只是跳频序列相同,图b是跳频频率和跳频序列均相同,这两个图说明跳频通信双方均不能同步。图c才是跳频通信双方的同步情况,双方的跳频频率、频率序列以及跳频起止时间完全一致。由此可见,跳频电台之间要成功地进行跳频通信,收发双方必须同时满足三个条件:跳频频率相同;跳频序列相同;跳频的时钟相同(允许存在一定的误差)。三个条件缺一不可,否则无法实现跳频通信。

 2.3  系统组成图2是跳频通信系统的组成框图。与传统定频通信相比,区别在于图中的虚线部分。发信时,由于频率合成器输出的载频受跳频指令发生器(或称伪随机码发生器)控制而不断跳变,因此,天线发送出去的信号载频也在不断地跳变。接收机收到跳频信号时,为了保证混频器始终输出一个固定的差频(中频),其本振频率必须随外来载频同步地跳变。换言之,接收机的本振也必然是一个跳频器。不难理解,收发双方还要保持一致的起止时间,否则无法达成正常的通信联络。显而易见,跳频通信系统的关键部件是跳频器,跳频同步则是跳频系统的核心技术。

 3、 跳频通信的主要特点:

 3.1 抗干扰性强跳频通信抗干扰的机理是“打一枪换一个地方”的游击策略,敌方搞不清跳频规律,因而具有较强的抗干扰能力。一方面,我方的跳频指令是个伪随机码,其周期可长达十年甚至更长的时间。另一方面,跳变的频率可以达到成千上万个。因此,敌方若在某一频率上或某几个频率上施放长时间的干扰也无济于事。另外,跳频频率受伪随机码控制而不断跳变,在每一个频率的驻留时间内,所占信道的带宽是很窄的。由于频率跳变的速率非常快,因而从宏观上看,跳频系统又是个宽带系统,即扩展了频谱。事实上,跳频的带宽就是频率的数目与每个频率所占信道带宽的乘积。由扩频通信理论可知,扩展频谱的好处可以换取更好的信噪比。也就是说,如果扩展了频带,就可以在较低的信噪比的情况下,照样可用相同的信息速率、任意小的差错概率来传递信息,甚至在信号被噪声完全湮没的情况下,也能保持可靠的通信。由此可见,抗干扰性强是跳频通信最突出的优点。

 3.2  频谱利用率高人们早已认识到频谱资源十分宝贵,因此,提高频谱利用率也是现代通信的基本要求之一。跳频通信可以利用不同的跳频图案或时钟,在一定带宽内容纳多个跳频通信系统同时工作,达到频谱资源共享的目的,从而大大提高频谱利用率。

 3.3  易于实现码分多址多址通信是指许多用户组成一个通信网,网内任何两个用户都可达成通信,并且多对用户同时通信时又互不干扰。应用跳频通信可很容易地组成这样一个多址通信网。网内各用户都被赋于一个互不相同的地址码,这个地址码恰似电话号码。每个用户只能收到其他用户按其地址码发来的信号才可判别出是有用信号,对其他用户发来的信号,则不会被解调出来。

 3.4  兼容性对于跳频通信而言,兼容的含义是指一个跳频通信系统可以与一个不跳频的窄带通信系统在定频上建立通信。显而易见,兼容的好处在于,先进的跳频电台可与常规的定频电台互通。这在跳频电台的研制上比较容易实现——只要将常规电台加装跳频模块即可变成跳频电台。显然,跳频模块是整个跳频电台的关键部件。