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什么是无线电跳频技术

2024-09-09 14:48:44

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  无线通信是利用电磁波信号可以在自由空间中传播的特性,进行信息交换的一种通信方式。早期的无线通信单次只能在一个频道上传输,这就导致在日常使用无线通信的时候容易出现频带拥挤的现象。比如,自家车库门遥控器有时会向邻居家的车库门发出信号,或者是自己的手机投屏到了邻居家的电视上。在战场上,单一频道的信息传输也使得敌方很容易实施电磁噪声干扰。因为无线通信有着种种不便之处,扩频通信以及其衍生的无线电跳频技术应运而生。

  扩频通信,即扩展频谱通信技术。顾名思义,指的是传输信息所用信号的带宽远大于信息本身的带宽。跳频技术则是扩频通信的其中一种实现手段,使信号在收发过程中,收发两端信号频率必须不断发生同步跳变才能够保持通信。这项技术使得信号在传递过程中能够提高频谱利用率,较好地解决频带拥挤问题,同时实现抗干扰、防窃听的目的。

  20世纪50年代末,跳频技术被广泛运用到军队计算机芯片中。

  跳频通信抗干扰的机理类似于“打一枪换一个地方”的策略。一方面,载波频率在跳变时依循的是事先设定好的“伪随机序列”。这种序列周期长、随机性高,如果没有掌握序列规律,就会显得杂乱无章,让人难以捉摸。另一方面,跳变的频率成千上万且切换速度快,即便在某一频率上或某几个频率上施放长时间的干扰也无法对信号产生有效影响。由于频率跳变速率高,调频系统从宏观的层面上看就像是一段拓宽了的频谱带,也就是宽带。大带宽换取的是更好的信噪比。在扩展了频带之后,信息不仅可以在较低信噪比下正常进行传递,还能借此隐匿于噪声之中,就像披上了“隐身衣”一样,不露痕迹地保持可靠的通信。

  提高频谱利用率也就成了现代通信的基本要求之一。跳频通信就像二维码一样,可以在载波频率和传输时隙上应用千变万化的跳频图案,从而在一定带宽内允许多个跳频通信系统同时运行,大大节省了频谱资源空间。

  自20世纪70年代末出现第一台超短波跳频电台,到如今每秒几千跳的高速跳频系统,问世几十年来,跳频通信在军事领域大放光彩。跳频通信被视为制造军事通信设备和进行信息战、电子战的一项不可或缺的关键技术。

  跳频技术在军事领域发挥的作用,总的来说可以归为以下两个方面。

  在军事通信方面,跳频技术保证了通信的机密性、稳定性。如果把军事通信系统比作战场信息传输的纽带,那么跳频技术就是将纽带两端牢牢握紧的手。

  纵观军事通信领域的光纤网络、无线局域网、无线通信、卫星通信、水下通信等技术手段,无不以跳频技术为托底。

  在电子对抗方面,跳频技术不仅可以用来抗干扰,更能基于其抗干扰的优良特性为信息干扰系统保驾护航。凭借跳频技术实现“隐身”的远程对空搜索雷达,能够对大范围内的空中目标进行跟踪与搜索;有了跳频技术为屏障,电子战飞机在执行雷达干扰、通信干扰、摧毁敌防空、电子监视和信号情报侦察等任务时更加如鱼得水……在侦察和反侦察、干扰与抗干扰的角力之中,跳频技术不仅是“固盾之材”,更是“利矛之钢”。