书城自然科学求知文库——电子能及动力发展史
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第26章 抗扰能手——跳频通信

众所周知,传统的无线电台通信都是采用“固频”工作的,由于它设备简单,仍广泛使用在现今战场上。

所谓“固频”(也叫“定频”),指的是无线电台在发信时,信号载波频率是固定不变的。在现代战争中,固频无线电台很容易遭受以下三种电子攻击,受到严重挑战。

一是容易被窃听,二是容易遭测向(只要载波频率是固定的,不管是否采用了信息保护措施,仍会被敌方测向);二是容易受干扰,严重时使通信中断。

然而,有矛就有盾。对付窃听的有效方法,是采用通信保密设备进行保密通信。对付测向的有效手段是采用猝发通信。对付干扰的有效措施是采用扩频技术,用的较多的是“跳频通信”。

“跳频”是指载迭信息的频率(载频)按照一个编码序列的指令,离散地在一组预先指定的频点上跳变。通俗地说,跳频通信是一种通信频率不是固定在某一数值上,而是按照一定规律和速率来回跳变的通信方式。跳频司以是机械跳频,也可以是电子跳频。机械跳频连续变化的速度慢,目前都使用后者。

根据单位时间内频率跳变的次数,跳变速率分慢速跳频、中速跳频和快速跳频三种。对跳频速率的大小目前尚没有统一的明确规定。一般认为慢速跳频(慢跳)为每秒钟10~50次,快速跳频(快跳)为每秒钟500次以上,介于慢速跳频与快速跳频之间的为中速跳频(中跳)。据计,现在世界上大多数跳频电台的跳变速率为“中跳”。

无论是固频通信还是跳频通信,都是利用电磁波传递信息。由于无线电波是沿空间传播,通信时,除了自己的联络对象能收到外,敌方也能窃获。敌方还可使用无线电测向、定位设备,侦察我无线电台的位置,对我通信施加电子干扰,或用火力将我电台摧毁。在电子战环境中,通信必须在有干扰的条件下保证畅通,在这一方面,跳频电台可谓是一名能手。

前面已经提到,无线电波干扰通信通常分瞄准式干扰(点干扰)、带宽阻塞式干扰(面干扰)和跟随式干扰三种。对跳频电台来说,前两种干扰都不是主要威胁。这是因为瞄准式干扰机工作在一定的频率上,即使它能干扰跳频电台的其中一个或几个频率,影响也不是很大。采用宽带阻塞式干扰机干扰跳频电台,要消耗巨大的电功率,而且往往要影响己方的通信。例如,某跳频电台在500个频率上跳变,发信功率是100瓦,那么,干扰机要想对其实现地毯式干扰,功率必须高达5万瓦,这显然是不易实现的。

跟随式干扰固然可以干扰跳频电台工作,但是及时、准确地捕捉跳频电台的频率并相应地将干扰频率调谐到跳频电台的频率上不是一件容易的事,犹如大海捞针那样困难。往往干扰技术的实现难度要比实现跳频技术大得多。由于跳频电台的通信频率变幻莫测,是用瞬时信道传输,不易遭敌窃获,即使被敌窃获也仅仅是瞬时信息,不致影响全局。因而具有极强的保密性。

跳频电台通信的基本原理说起来并不复杂,与普通的单边带电台和调谐电台基本相同。它是在普通无线电短波电台的基础上增加一些控制频率跳变和解跳的设备。在发信端主要是增加一个“码控跳频器”,它是跳频通信的“心脏”,旨在由伪随机码(即近似随机出现、有一定规律并可复制的码)控制跳变,使发信机发射出的载波成为一个随机跳变的频率序列。

话音放大主时钟码控编码器频率合成器宽带功率放大倍频器调制,跳频通信发送部分示意跳频通信的接收系统与发送系统是一个相反的过程,为使接收端很好地跟随发送端工作,使“解跳”以后能准确地接收发方送来的信息,接收端用的编码序列必须与发送端完全相同,只有这样;当通信发射机连续地发射出不同工作频率的信号时,接收机可同步地接收这些相应的频率的信号。第三者如果不知道电台设置的具体频率和频率跳变的规律,就无法跟踪、捕捉,窃听或干扰其信号。

输入回路同步发生链耳机码控电路频率合成器低频放大解调高频放大,跳频通信接收部分示意跳频通信的工作方式一般以话音为主,也可传输数据。跳频通信是数字式的,如果是模拟通信,信号发送之前需要进行“模—数”变换,将模拟信号变成数字信号;到了接收端再经“数模”变换,将数字信号还原成原信息。

跳频电台主要用于战术无线电通信,是20世纪80年代以来出现的一种新颖的通信方式,它广泛应用于现代战争中。为了提高战地电子对抗能力,存举世瞩目的“沙漠风暴”期间,法国率先从本国紧急空运了一大批跳频电台以供急需,确保了通信联络的顺畅。随后,美军也紧急采购了几千部跳频电台,广泛装备到美军的军、师部队,直至执行战斗任务的连、排、班,以及坦克、战车、直升机、榴弹炮等战斗小单位。以美国为首的多国部队不仅利用跳频电台进行战场指挥、维系己方通信外,还用它作为电子干扰机去干扰伊军通信。

美军当查明伊军无线电台的工作频率和信号特征以后,就利用跳频电台发出相同频率的、能量极强的信号,对伊军电台实施压制性的干扰,从而使伊军无线电通信一筹莫展,几乎处于瘫痪状态。

英制“美洲虎”是世界上最早研制成功的跳频电台。1981年刚刚投入使用时,它还只是一种单一的窄频带电台,现已发展成宽、窄频带俱有。由于它融尖端的现代电子技术、电子计算机技术和数字处理技术于一体,具有很强的抗干扰能力和反窃听的本领,在海湾战场上曾一展风采,多国部队各军兵种之间的通信联络大都采用了这种电台。“美洲虎”不仅具有极强的电子对抗能力,处理数据的速度也非常快,经过海湾战争检验后身价倍增,成了供不应求的抢手货,享有“战地通信骄子”之美称。目前,“美洲虎”已在世界上近40个国家和地区落户。

海湾战争以后,美、法、英等国军队都加强了对跳频电台的研制,相继问世了一批高抗扰性、高保密度,适合战术条件下使用,可背负、车载、机载和手持的跳频电台。英国目前正在推出一种性能优异、采用数字传输,被称之为是当今世界上第一种全军用袖珍式VNF—FM跳频无线电台。这种新型电台体积很小(只有247毫米×75毫米×38毫米)、重量轻(含电池共重1千克),输出功率为1瓦,采用150~200次/秒的中速跳频速率,用25位的八进编码注入编程器,能提供1022组排列。具有很高的保密度和抗干扰能力。