劉苗輝

摘 要：進(jìn)入到新世紀(jì)以來(lái)，隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)水平的飛速提升，我國(guó)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(jìn)行的無(wú)線電通信技術(shù)。目前，這種技術(shù)在我國(guó)的各個(gè)行業(yè)的各個(gè)部門都得到了廣泛的應(yīng)用，其可以進(jìn)行數(shù)據(jù)、文字以及語(yǔ)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(jiǎn)單，電離層這個(gè)"中繼系統(tǒng)"不容易被破壞，造價(jià)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(duì)短波跳頻技術(shù)的基本原理和主要優(yōu)勢(shì)、跳頻通信的關(guān)鍵技術(shù)以及短波跳頻電臺(tái)的應(yīng)用研究三個(gè)方面的內(nèi)容進(jìn)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(shì)

在我國(guó)通信領(lǐng)域中，有C=Blog2（1+S/N）這樣一個(gè)公式，其中C代表信息的極限傳輸速率，T為傳輸時(shí)間，B為帶寬，S/N代表信噪功率比，從這個(gè)公式中我們可以看到，對(duì)于定量的C來(lái)說(shuō)，信噪功率比的要求和傳輸時(shí)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(duì)信號(hào)噪聲功率比的要求也會(huì)降低；反之也是如此。而當(dāng)信號(hào)噪聲功率比沒(méi)有發(fā)生變化時(shí)，那么適當(dāng)?shù)脑黾有诺赖膶挾?，就?huì)節(jié)省信息的傳輸時(shí)間。信息噪聲功率比帶寬的互換過(guò)程并不是自動(dòng)發(fā)生的，必須在變換信號(hào)后，使帶寬符合相應(yīng)的要求后才可以互換。與原始信號(hào)的頻譜相比，調(diào)頻通信技術(shù)可以擴(kuò)展500-1000倍，這樣在進(jìn)行信息傳輸?shù)倪^(guò)程中，通信的抗干擾能力就會(huì)很強(qiáng)，并且即使在受到嚴(yán)重干擾時(shí)，通信也具備較強(qiáng)的穩(wěn)定性和可靠性。

所謂的跳頻技術(shù)實(shí)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(jìn)行跳變的過(guò)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(hào)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(jī)的跳變了，信號(hào)就由B1擴(kuò)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(shí)，載波頻率也發(fā)生變化，在天線發(fā)射調(diào)頻信號(hào)后，接收機(jī)就會(huì)接收到信號(hào)。在調(diào)頻信號(hào)中，接收機(jī)會(huì)先提取出調(diào)頻同步信號(hào)，確保所接收到的調(diào)頻信號(hào)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(guò)解調(diào)后，就得到了帶有信息的信號(hào)D，繼而得到了發(fā)射機(jī)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(diǎn)：（1）跳頻技術(shù)的抗衰落和抗干擾能力非常強(qiáng)，其對(duì)干擾信號(hào)的處理方式為隨機(jī)躲避式的，能夠有效的躲避電子對(duì)抗的頻率跟蹤式干擾。其所傳遞的信號(hào)頻譜密度小，并且易被擴(kuò)展。（2）跳頻技術(shù)具備任意選址的功能，其所傳遞的可隨機(jī)跳變的信息，在一個(gè)公共頻道信道中會(huì)產(chǎn)生若干個(gè)傳輸信號(hào)，并且每個(gè)信號(hào)的載頻跳變的規(guī)律是有區(qū)別的，從而實(shí)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(hào)，也可以是模擬信號(hào)。（4）調(diào)頻技術(shù)通信過(guò)程非常安全。竊聽設(shè)備無(wú)法檢測(cè)和識(shí)別跳頻技術(shù)所傳遞的信息，這是一種低可能檢測(cè)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(gè)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(gè)頻率跳變到另一個(gè)頻率時(shí)，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(jī)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(shí)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(guò)鎖相環(huán)來(lái)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(gè)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(shí)，就可能降低頻譜的利用效率。當(dāng)縮小頻道間隔時(shí)，就會(huì)降低振蕩器的漂移和收發(fā)信息機(jī)之間相對(duì)位置的穩(wěn)定性，多個(gè)用戶可能在同一個(gè)頻率上，從而出現(xiàn)誤碼的現(xiàn)象。所以，在設(shè)計(jì)跳頻數(shù)時(shí)，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(jì)調(diào)頻速率時(shí)，也要綜合的考慮系統(tǒng)各跳頻信號(hào)的干擾情況、系統(tǒng)的抗干擾能力、頻率跳變實(shí)現(xiàn)的可能性以及系統(tǒng)的可檢測(cè)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(shí)具備可用序列多、跳頻距離大、周期性和隨機(jī)性等特點(diǎn)，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(gè)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(shí)鐘漂移等因素通常會(huì)導(dǎo)致收發(fā)不同步問(wèn)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(wú)法匹配，并且也無(wú)法正常解跳。所以，為有效的消除時(shí)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(cè)判決四個(gè)方面的同步，主要有跟蹤和捕獲兩種實(shí)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(guò)采用匹配濾波器法、搜索法、精確時(shí)鐘法以及前置碼法等方法來(lái)捕獲脈沖碼元。

3 短波跳頻電臺(tái)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(shí)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(shí)現(xiàn)了不間斷通信。進(jìn)行數(shù)字化建設(shè)時(shí)，無(wú)線組網(wǎng)必須足夠的職能、自動(dòng)、穩(wěn)定和可靠，所以對(duì)短波通信鏈路的質(zhì)量也有著很高的要求，各級(jí)別的指揮所和移動(dòng)人員數(shù)字終端應(yīng)始終在網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上工作。以短波數(shù)據(jù)/話音通信系統(tǒng)為例，我們對(duì)短波調(diào)頻電臺(tái)的工作過(guò)程進(jìn)行詳細(xì)的闡述：

通常情況下，一個(gè)固定的短波中心站和四個(gè)可移動(dòng)的短波遠(yuǎn)端站共同組成了這個(gè)系統(tǒng)，作為整個(gè)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(gè)網(wǎng)絡(luò)資源的利用情況。在所在地的局域網(wǎng)中會(huì)接入短波中心站的中心計(jì)算機(jī)，也就是當(dāng)?shù)鼐钟蚓W(wǎng)的工作站，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)控制的過(guò)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(yǔ)

通過(guò)以上的論述，我們對(duì)短波跳頻技術(shù)的基本原理和主要優(yōu)勢(shì)、跳頻通信的關(guān)鍵技術(shù)以及短波跳頻電臺(tái)的應(yīng)用研究三個(gè)方面的內(nèi)容進(jìn)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(diǎn)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(wèn)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(duì)電子對(duì)抗、數(shù)字通信以及模擬通信等眾多領(lǐng)域都會(huì)做出十分突出的貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

[1]李世鶴.CDMA擴(kuò)頻通信原理[M].北京：人民出版社，1997.

[2]周宏偉.CDMA移動(dòng)通信技術(shù)[M].北京：人民郵電出版社，1996.