調(diào)頻技術(shù)在短波通信中的應(yīng)用

劉苗輝

摘 要：進入到新世紀(jì)以來，隨著我國國民經(jīng)濟水平的飛速提升，我國的通信行業(yè)也得到了快速的發(fā)展。所謂的短波通信技術(shù)指的就是利用頻率在3-30MHz范圍內(nèi)的電磁波所進行的無線電通信技術(shù)。目前，這種技術(shù)在我國的各個行業(yè)的各個部門都得到了廣泛的應(yīng)用，其可以進行數(shù)據(jù)、文字以及語言等各類信息的傳遞工作。短波通信技術(shù)與其他類型的遠(yuǎn)距離通信技術(shù)相比，其通信的容量較小，在可靠性和穩(wěn)定性等方面也存在著一定的技術(shù)不足，并且電離層等外界因素也容易影響其通信質(zhì)量，但是其所需的設(shè)備結(jié)構(gòu)十分簡單，電離層這個"中繼系統(tǒng)"不容易被破壞，造價地面，能夠輕易的構(gòu)成遠(yuǎn)程通信、中程通信或是近程通信系統(tǒng)。本文便對短波跳頻技術(shù)的基本原理和主要優(yōu)勢、跳頻通信的關(guān)鍵技術(shù)以及短波跳頻電臺的應(yīng)用研究三個方面的內(nèi)容進行了詳細(xì)的分析和探討，從而詳細(xì)的論述了短波通信中調(diào)頻技術(shù)的應(yīng)用情況。

關(guān)鍵詞：調(diào)頻技術(shù)；短波通信；關(guān)鍵技術(shù)和應(yīng)用

1 短波調(diào)頻技術(shù)的基本原理和主要優(yōu)勢

在我國通信領(lǐng)域中，有C=Blog2（1+S/N）這樣一個公式，其中C代表信息的極限傳輸速率，T為傳輸時間，B為帶寬，S/N代表信噪功率比，從這個公式中我們可以看到，對于定量的C來說，信噪功率比的要求和傳輸時間與帶寬是可以相互轉(zhuǎn)換的。如果信道的帶寬降低，那么能夠換取的對信號噪聲功率比的要求也會降低；反之也是如此。而當(dāng)信號噪聲功率比沒有發(fā)生變化時，那么適當(dāng)?shù)脑黾有诺赖膶挾龋蜁?jié)省信息的傳輸時間。信息噪聲功率比帶寬的互換過程并不是自動發(fā)生的，必須在變換信號后，使帶寬符合相應(yīng)的要求后才可以互換。與原始信號的頻譜相比，調(diào)頻通信技術(shù)可以擴展500-1000倍，這樣在進行信息傳輸?shù)倪^程中，通信的抗干擾能力就會很強，并且即使在受到嚴(yán)重干擾時，通信也具備較強的穩(wěn)定性和可靠性。

所謂的跳頻技術(shù)實際上就是指載波頻率在一定寬度范圍內(nèi)根據(jù)跳頻的圖案進行跳變的過程，具體的工作原理如下圖。信息調(diào)制的功能可以將原始的信息數(shù)據(jù)變成寬度為B1的信號D，然后就是載波調(diào)制的階段。跳頻序列發(fā)生器控制載波頻率，這樣其就可以在寬度為B2的頻帶內(nèi)隨機的跳變了，信號就由B1擴展到了B2。跳頻序列發(fā)生器同樣也控制變頻合成器，當(dāng)序列值發(fā)生變化時，載波頻率也發(fā)生變化，在天線發(fā)射調(diào)頻信號后，接收機就會接收到信號。在調(diào)頻信號中，接收機會先提取出調(diào)頻同步信號，確保所接收到的調(diào)頻信號與調(diào)頻序列發(fā)生器控制的頻率跳變是同步的，從而獲得同步的本地載波，載波經(jīng)過解調(diào)后，就得到了帶有信息的信號D，繼而得到了發(fā)射機發(fā)射的信息。

作為一種碼控的載頻跳變的通信方式，跳頻技術(shù)主要具備以下四大優(yōu)點：（1）跳頻技術(shù)的抗衰落和抗干擾能力非常強，其對干擾信號的處理方式為隨機躲避式的，能夠有效的躲避電子對抗的頻率跟蹤式干擾。其所傳遞的信號頻譜密度小，并且易被擴展。（2）跳頻技術(shù)具備任意選址的功能，其所傳遞的可隨機跳變的信息，在一個公共頻道信道中會產(chǎn)生若干個傳輸信號，并且每個信號的載頻跳變的規(guī)律是有區(qū)別的，從而實現(xiàn)任意選址的功能。（3）其所傳遞的信息既可以是數(shù)字信號，也可以是模擬信號。（4）調(diào)頻技術(shù)通信過程非常安全。竊聽設(shè)備無法檢測和識別跳頻技術(shù)所傳遞的信息，這是一種低可能檢測系統(tǒng)。

2 跳頻通信的關(guān)鍵技術(shù)

2.1 可變頻率合成器

作為整個跳頻系統(tǒng)的核心組成部分，可變頻率合成器必須具備以下幾大技術(shù)要求：（1）從一個頻率跳變到另一個頻率時，跳變速度必須足夠快；（2）所產(chǎn)生的頻率序列應(yīng)是連續(xù)并且隨機的；（3）輸出的可用頻率成分純度應(yīng)足夠高；（4）抗震性、可靠性較高，噪聲低并且穩(wěn)定時間短。通常可變頻率合成器主要有兩類，即直接式可變頻率合成器和間接式可變頻率合成器，前者從主頻率源中輸出頻率，產(chǎn)生的頻率的方法有倍頻、混頻和分頻等；而后者則是用主頻通過鎖相環(huán)來控制可振蕩器。

2.2 跳頻速率及調(diào)頻數(shù)的選擇

這是決定跳頻系統(tǒng)整體性能最重要的兩個參數(shù)，跳頻數(shù)、頻譜的展寬與系統(tǒng)的跳頻增益都是成正比例關(guān)系的；但是如果頻帶的寬度太寬時，就可能降低頻譜的利用效率。當(dāng)縮小頻道間隔時，就會降低振蕩器的漂移和收發(fā)信息機之間相對位置的穩(wěn)定性，多個用戶可能在同一個頻率上，從而出現(xiàn)誤碼的現(xiàn)象。所以，在設(shè)計跳頻數(shù)時，應(yīng)充分的考慮跳頻增益高、系統(tǒng)的復(fù)雜程度、跳頻序列造成的擊中數(shù)以及預(yù)期的誤碼率等因素，從而確定最為合理的跳頻數(shù)。設(shè)計調(diào)頻速率時，也要綜合的考慮系統(tǒng)各跳頻信號的干擾情況、系統(tǒng)的抗干擾能力、頻率跳變實現(xiàn)的可能性以及系統(tǒng)的可檢測性等因素。

2.3 跳頻序列

其跳變的頻率必須在頻帶內(nèi)均勻的分布，同時具備可用序列多、跳頻距離大、周期性和隨機性等特點，通常情況下，我們應(yīng)采用由編碼方法所構(gòu)成的跳頻系統(tǒng)的跳頻序列。

2.4 跳頻的同步

在整個跳頻通信系統(tǒng)中，由于收發(fā)信息之間距離不穩(wěn)定以及時鐘漂移等因素通常會導(dǎo)致收發(fā)不同步問題的出現(xiàn)，那么本地產(chǎn)生的序列碼與所收到的序列碼就無法匹配，并且也無法正常解跳。所以，為有效的消除時間偏差和頻率偏差，就應(yīng)采取同步的方法，提高收發(fā)信息雙方載頻的一致性。跳頻通信通常包括跳頻碼元同步、頻率同步、跳頻圖案同步和不同步檢測判決四個方面的同步，主要有跟蹤和捕獲兩種實現(xiàn)方法。前者是借助由于鎖相電路有效的控制鐘源，而后者則通過采用匹配濾波器法、搜索法、精確時鐘法以及前置碼法等方法來捕獲脈沖碼元。

3 短波跳頻電臺的應(yīng)用研究

在短波通信中合理的應(yīng)用了跳頻技術(shù)，同時天線自適應(yīng)調(diào)零、自適應(yīng)調(diào)制解調(diào)以及自適應(yīng)選頻等技術(shù)作為輔助技術(shù)，大大的提高了短波通信的抗衰落能力、抗干擾能力以及可靠性和穩(wěn)定性，真正的實現(xiàn)了不間斷通信。進行數(shù)字化建設(shè)時，無線組網(wǎng)必須足夠的職能、自動、穩(wěn)定和可靠，所以對短波通信鏈路的質(zhì)量也有著很高的要求，各級別的指揮所和移動人員數(shù)字終端應(yīng)始終在網(wǎng)絡(luò)平臺上工作。以短波數(shù)據(jù)/話音通信系統(tǒng)為例，我們對短波調(diào)頻電臺的工作過程進行詳細(xì)的闡述：

通常情況下，一個固定的短波中心站和四個可移動的短波遠(yuǎn)端站共同組成了這個系統(tǒng)，作為整個系統(tǒng)的控制中心，短波中心站應(yīng)配備兩套短波通信設(shè)備，其主要作用就是調(diào)度和管理整個網(wǎng)絡(luò)資源的利用情況。在所在地的局域網(wǎng)中會接入短波中心站的中心計算機，也就是當(dāng)?shù)鼐钟蚓W(wǎng)的工作站，進行網(wǎng)絡(luò)控制的過程中，短波中心站主要負(fù)責(zé)的工作有控制通信鏈路、區(qū)分業(yè)務(wù)類型、保證通信終端具備良好的工作狀態(tài)以及合理的選擇和分配網(wǎng)絡(luò)地址等。

4 結(jié)束語

通過以上的論述，我們對短波跳頻技術(shù)的基本原理和主要優(yōu)勢、跳頻通信的關(guān)鍵技術(shù)以及短波跳頻電臺的應(yīng)用研究三個方面的內(nèi)容進行了詳細(xì)的分析和探討。與其他類型通信技術(shù)相比，跳頻技術(shù)具有其突出的優(yōu)點和廣闊的發(fā)展前景，現(xiàn)階段，通信系統(tǒng)工作的頻帶更加的擁擠了，而要想有效的解決這一問題就必須利用好寬帶系統(tǒng)，在短波通信領(lǐng)域中如果能夠合理的應(yīng)用和發(fā)展跳頻技術(shù)，那么對電子對抗、數(shù)字通信以及模擬通信等眾多領(lǐng)域都會做出十分突出的貢獻。

參考文獻

[1]李世鶴.CDMA擴頻通信原理[M].北京：人民出版社，1997.

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