通信干扰技术及其发展趋势

通信干扰技术及其发展趋势

(2010-02-07 13:11:15)

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分类：通信对抗

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随着信息战技术和装备的发展,作为网络化、信息化战场神经中枢的通信网络系统也发生了明显的变化,通信频带不断加宽,保密措施越来越完善,反侦察、抗干扰能力不断加强。为了迎接通信对抗新的挑战,各国不断加强通信干扰技术攻关和装备研制,从而衍生了一些新的干扰技术和方法,使得通信对抗作战手段更为丰富,作战空域和作战对象更为广泛。这里主要阐述通信干扰技术的现状和发展趋势。

1 通信干扰技术的发展现状

1. 1 多目标干扰技术

多目标干扰法是用一部干扰机有针对性地同时或快速交替干扰多个通信目标,是一种多信道干扰技术。既具有窄带瞄准式干扰针对性强的优点,可以有效地利用干扰资源;又能有针对性地干扰同时工作的多个目标信号,克服了拦阻式干扰法的盲目性,同时也不会影响己方通信。多目标干扰技术可由相加合成干扰法、时序干扰法和多参数波形优化等干扰方式来实现。相加合成干扰由于多个激励信号相加使得干扰

波形的峰值因数很高,所以这种方法实际很少采用。时序干扰是把预先存入干扰机控制器中的n 个信道依次轮流施放干扰,对每个被干扰的目标信号来说,时序干扰是不连续的间断干扰,其干扰效果取决于干扰占空比和干扰重复频率,则时序干扰同时干扰的信道数不宜过多,通常选择3～4 个比较合适。多参数波形优化干扰是利用数字射频存储技术、通过数值优化算法对多个干扰激励源合成干扰波形优化的多目标干扰,可以克服相加合成干扰和时序干扰的缺陷,是一种很有潜力的多目标干扰技术。

外军装备大量采用多目标干扰技术,特别是对信号密集的短波频段,多采用多信道干扰技术。如北约很多国家装备的“犀牛”机动式HF频段探测器干扰机,频率范围1. 5～30 MHz ,采用时分技术,具有多信道干扰能力,可对付频率捷变、猝发或每秒数十跳的跳频通信系统;还有德国的SGS2000 系列干扰机干扰带宽达240 MHz ,能同时干扰16 个目标;美军的“首领”综合通信对抗车的1 部干扰机能同时干扰6 个不同频率的目标信号,且具有间断观察能力,并能有效干扰跳频通信系统, 有效辐射功率为100～2 000 W;美“野蜂”多信道干扰机频率范围20～80 MHz ,可同时干扰10 个信道。

1. 2 空间功率合成技术

通信干扰中为了有效压制敌方通信,有时需要发射很大的干扰功率。由于受器件性能限制,干扰机的功率放大器功率增益很有限,而且效率很低,在V HF 频段目前只能达到千瓦量级,在微波频段一般达百瓦量级。为了获得更大的射频干扰功率,就开始逐步采用基于雷达相控阵原理的空间功率合成技术。

空间功率合成技术的基本原理是:由N 个

单元天线同时向空中辐射电磁信号,通过调整馈入N 个单元天线的信号相位,使N 个信号到达目标接收点的相位一致, 从而使该点的N 个信道场强同相叠加,以实现所谓的空间功率

合成。由天线与电波传播理论推理可得:

PT Σ = PT N 2η (1)

式中: PT Σ为等效合成辐射功率折算到发射天线阵输入端的功率; PT 为单元天线的输入功率; N为阵元数;η为合成效率,η≤1 (当η = 1 时为N个信号同相叠加,可获得最大的空间合成功率) 。可见,等效功率与阵元数的平方成正比,随着阵元数增加等效功率将迅速增大。当阵元数达到32 以上时,单元天线输入百瓦数量级的功率,可以合成兆瓦级的等效辐射功率。

在通信频段实现空间功率合成的关键技术有:

(1) 小型化高增益单元天线,对于舰载尤其机载平台更加重要;

(2) 减小互耦的影响,阵元间的互耦影响必然会破坏原有的相位关系,使得合成效率大打折扣,主要从多阵元的合理布阵和单元天线自身的设计2 个方面来实现;

(3) 快速相位控制和宽带移相,移相器是实现相位调整的最终执行部件,实现宽频带、高性能的移相器是关键,而且相对带宽越宽移相器实现的难度也越大。空间功率合成技术为超大功率干扰开辟了一条崭新的途径。比如美军的EC2130H 通信对抗飞机,经过升级换代后,采用了144 元的空间功率合成,其等效辐射功率达到了数兆瓦,使得远距离支援干扰作战也能满足干扰功率的要求。

1. 3 对跳频通信的干扰技术

对于跳频通信系统的干扰可采用跟踪式干扰和全频段拦阻式干扰等技术。频率跟踪式干扰要求跟踪跳频信号频率变化,以保证大部分干扰功率能够进入目标信道,干扰信号在一个载频上的干扰时间不少于信号主流时间的一半时干扰才有效,所以对慢速跳频通信系统比较有效。从跟踪干扰系统反应时间(信号截获时间、信号分选识别时间、干扰引导时间以及电波传播延时) 的理论估算(大约220μs) ,可以看出跟踪式干扰可以有效干扰跳速1 500 跳/ s 以下的跳频通信,实际工程实现中短波波段可有效干扰几十跳,超短波可以有效干扰几百跳的跳频通信系统。另一种比较有效的干扰方式就是采用全频段拦阻式干扰,实际中只需对其

全部频道中的大部分频道进行有效的干扰,就可获得良好的干扰效果。这种干扰方式要求干扰机干扰功率比较大,一般结合超大功率合成技术来实现。虽然敌跳频系统的通信频隙是跳变的,但其中频却是固定的,结合瞄准式干扰和拦阻式干扰的特点,可以将对跳频信号的干扰转化为对定频信号的干扰,即中频组合式干扰,但由于敌中频不象定频通信系统的信道频率那样暴露,因此可以使干扰信号频率在一定范围内变化,使干扰信号在接收机中混频后产生与接收机中频相等的干扰信号,从而形成对敌中频的扫频式干扰。干扰跳频同步系统也是干扰效果非常明显的干扰技术,因为同步频率数少,干扰所需干/ 信比小,容易干扰,更重要的是一旦同步受到破坏,跳频通信过程就无法建立,很容易被误认为是设备故障。所以干扰跳频同步也是跳频通信干扰的一个发展趋势,其关键是如何识别同步信号(同步头) 。

1. 4 对卫星通信的干扰技术

卫星通信采用的微波通信,是一种特殊的微波中继通信系统,它传送距离远,通信容量大,信号带宽宽,信道参数稳定。一般用空间干扰可有效干扰卫星通信系统,由于卫星通信发射功率小,天线呈弱方向性,所以只需用飞机或其他飞行器携带干扰设备,在该地区盘旋且有足够高度,就可以对这一地区的卫星接收机实施有效干扰。对于采用直扩频通信系统的卫星通信可采用梳状拦阻式干扰;对于采用激光通信的卫星可以用投放不透明物体破坏激光通信链路,当然须将不透明物体投放到激光波束内,并且能有效阻拦视距通路。卫星通信干扰一直是多国关注的焦点,俄罗斯于20 世纪80 年代末就在部队装备U HF 波段卫星干扰系统,于90 年代初装备了X 波段卫

星干扰系统;还有台湾也在发展卫星通信对抗系统;德国戴勒姆2克莱斯勒宇航公司开发的通信干扰系统可干扰卫星通信、无人机载数据链路、GPS 和Glonass 卫星导航系统。

1. 5 炮射干扰弹对敌通信的干扰

炮射干扰弹是利用火炮将一次性使用的无线电通信干扰设备投掷到目标区,对敌无线电通信网络实施电子干扰的特种弹。炮射干扰弹不受天气和地形条件的限制,可随时使用;干扰持续时间较长(落地式炮射干扰弹干扰时间可达1 h) ,受敌火力威肋小;可在缺少电子侦察数据的情况下使用;能够同时、可靠压制的频率范围大;完成电子普制任务的准备时间非常短(与普通榴弹的射击准备时间相同) 。在作战使用中应将炮射干扰弹应用于作战的主要方向、关键时节和重要目标。外军很早就在发展弹射干扰机技术,最具代表的俄罗斯Splav 国家研究生产公司与保加利亚金泰克斯公司生产的可通过122 mm BM221火箭炮或152 mm 火炮发射的Lilia 系列干扰机,频率覆盖范围为1. 5～120 MHz ;由122 mm炮发射的20 100 MHz 的Star shel 122 mm 阻塞式干扰机;以及由152 mm 火炮和D220 、ML220榴弹炮发射的Star shel 152 干扰机,所有这些可由火炮发射的通信干扰系统的干扰发射时间均

为1 h 以上。还有美军XM867 火炮投掷一次性使用干扰机,是一种低成本的干扰敌方无线电通信的宽带阻塞式干扰发射机。

2 通信干扰技术发展的主要趋势

2. 1 综合化、一体化通信对抗条件下的通信干扰技术

为贯彻适应未来一体化联合作战思想,以提高快速反应能力和整体作战能力,发展侦察、测向定位和干扰综合一体化通信对抗系统是通信对抗发展的必然趋势。美军的“首领”综合通信对抗车就是最具代表性的一体化系统,侦察、测向和干扰设备集于一辆装甲车上,侦察、测向频段为0. 5～500 MHz (可扩展到1 200 MHz) ,干扰频段为2～500 MHz。该干扰分系统的异步通信干扰机能同时干扰6 个不同频率的目标信号,具有间断观察能力,并能有效干扰跳频通信系统,有效辐射功率为100～2 000 W。同时还应发展通信装备与通信对抗装备的一体化,信息技术的广泛应用使通信与通信对抗的兼容得到进一步的发展。通信接收机与通信侦察接收机合为一体,通信发射机和通信干扰机一体化,共用数据处理终端,共用信息传递网络等等,倘若如此,则未来C4 I 与电子对抗系统将是攻防合一、互为掩体的矛盾统一体,这种矛盾的