干擾壓制系數在通信對抗態勢構建中的應用

孔德強，李文生，王國民

（中國人民解放軍63893部隊，河南 洛陽 471000）

0 引言

為適應軍事斗爭準備轉變和信息化作戰的發展要求，近年來全軍部隊深入推進復雜電磁環境下的基地訓練，這既是創新通信訓練的重要實踐，又是加快生成和提高通信兵體系作戰支撐保障能力的重要舉措。為進一步提高訓練方案的科學性與合理性，有效提升參訓部隊的作戰能力，需要在對抗態勢構建上下功夫，使訓練態勢更加符合作戰想定。

對抗態勢包括對抗的“態”和“勢”兩方面，“態”是“勢”的物質基礎，“勢”是“態”在時空中的綜合表現，“勢”在“態”的變化中形成，并通過“態”的改變而釋放。通信對抗是一個動態過程，對抗態勢在這個動態的過程中隨著時間的變化而變化，但它又有相對穩定性，只有當對抗狀態發生質的變化時，才可能引起對抗態勢的改變。通信兵基地訓練的對抗態勢包括靜態因素和動態因素，靜態因素主要包括場區環境、作戰能力、兵力部署、戰損等，其中通信距離和干擾距離是通信對抗兵力部署的主要指標，是通信兵基地訓練對抗態勢構建的關鍵參數[1-2]。因此，需要在深入研究參訓裝備戰技性能的基礎上，將戰場等效搬移，根據基地訓練條件合理限定對抗雙方的參數設置，通過戰術計算，得出通信部隊基地訓練中的通信距離和干擾距離，為參訓部隊提供一個逼真的戰場抗干擾環境。

1 理論基礎

1.1 干擾壓制系數

干擾壓制系數是通信干擾效能評估中一個十分常見的效能指標，它定義為達到有效干擾時，通信接收機輸入端內（或外）的干擾功率與通信信號功率之比[3-5]，表示為：

式（1）中，PJ、PS分別為接收機接收到的干擾信號功率和通信信號功率，其dB形式的計算公式分別為：

式（2）中，Pj為干擾機的發射功率（單位：dBm），Gjr為干擾機天線在通信接收機方向上的增益（單位：dB），Grj為通信接收機天線在干擾機方向上的增益（單位：dB），γj為干擾的極化損失（單位：dB），Ljr為干擾信號的基本傳播損耗（單位：dB），Lr為通信接收機的饋線損耗（單位：dB），Lj為干擾機的饋線損耗（單位：dB），Brj為由干擾信號和通信接收機的頻率對準程度決定的干擾功率進入通信接收機的比值（單位：dB）。式（3）中，Pt為通信發射機的發射功率（單位：dBm），Gtr為通信發射機天線在接收機方向上的增益（單位：dB），Grt為通信接收機天線在通信發射機方向上的增益（單位：dB），Ltr為通信信號的基本傳播損耗（單位：dB），Lt為通信發射機的饋線損耗（單位：dB）。

根據式（2）、式（3）可以得到干擾信號的基本傳播損耗和通信信號的基本傳播損耗的計算公式分別為：

1.2 Egli模型

Egli利用美國聯邦通信委員會（FCC，Federal Communications Commission）所收集到的實驗數據，對地反射引起的兩射線模型進行了修正，得到了一種半經驗半理論的傳播模型[6-7]，計算公式為：

式（4）中，f為頻率（單位MHz），d為距離（單位km），ht為發射天線高度，hr為接收天線高度。

Egli模型所采用的實驗數據，其通信距離小于50 km，頻率在40～910 MHz之間。該模型中并不包含地面導電率和地面相對介電參數，所以實踐中用起來很方便。

1.3 視線距離

由于地球是球形，凸起的地表面會擋住視線，因此視線到達的距離有一定的限制。所謂視線距離，就是指視線所能到達的最遠距離[5]。當考慮大氣的不均勻性對電波傳播軌跡的影響時，視線距離的計算公式為：

2 干擾壓制系數測試

以微波接力通信為例，描述干擾壓制系數的測試方法。2臺接力機相距D1部署，天線架高分別為H1、H2，發信接力機通過 20 dB固定衰減器和1 dB/10 dB可調衰減器連接發射天線，收信接力機通過20 dB固定衰減器連接接收天線，頻譜儀通過三通轉接頭接收通信/干擾信號。1臺干擾機部署于兩臺接力機連線上距收信接力機 D2的位置，天線架高H3m，干擾機通過20 dB固定衰減器和1 dB/10 dB可調衰減器連接發射天線。接力機干擾壓制系數測試示意圖如圖1所示。

圖1 接力機干擾壓制系數測試示意

測試步驟為：

1）接力機建立定頻通信鏈路后，調節可調衰減器改變發信端發射功率，使收信端接收信號電平大于接收靈敏度10 dB以上，直到接力機剛好能夠正常通信。

2）干擾機發射干擾信號，對通信鏈路接收端實施干擾，干擾帶寬小于頻譜儀監測到的通信信號帶寬。

3）調節干擾機的可調衰減器，改變干擾發射功率，直到通信鏈路剛好被完全壓制。

4）使用頻譜儀分別測試收收信端接收到的干擾信號功率和通信信號功率，根據式（1）計算干擾壓制系數。

根據前面所述的測試方法，對某型微波接力機進行干擾壓制系數測試。測試條件為：通信距離300 m、干擾距離120 m、發信天線高8 m、收信天線高8 m、干擾天線高4.5 m，進行話音通信。頻譜儀監測到的通信信號帶寬為0.65 MHz，選取干擾信號帶寬分別為0.1 MHz、0.5 MHz，當接力機剛好能夠正常通信時，測得的通信信號功率均為-79 dBm；當通信鏈路剛好被完全壓制時，測得的干擾信號功率均為-78 dBm，因此可以計算得到的該型接力機的干擾壓制系數為1（單位：dB）。

3 兵力部署計算

3.1 通信兵兵力部署計算

通信兵部署中，通信距離是一個關鍵要素，下面以某型微波接力通信系統為例，計算其在特定條件下的通信距離。對于微波接力通信系統，假設系統總功耗為50 W，轉換效率為10%[4]，則發射機的發射功率為37 dBm。假設發射、接收天線的增益均為10 dB,發射機天線和接收機分別在對方天線方向圖的視軸方向，發射機、接收機的饋線損耗均為4 dB[8]。若接收通信信號功率為-79 dBm，根據式（5）可以計算出通信鏈路的基本傳播損耗為128 dB。

假設發射天線高度為8 m、接收天線高8 m、通信頻率為420 MHz，通信距離與鏈路基本傳播損耗的關系如圖2所示[9]。圖2中，為了便于觀察，將基本傳播損耗以負數形式表示。

圖2 通信距離與鏈路基本傳播損耗的關系

圖2中，當通信鏈路的基本傳播損耗為128 dB時的通信距離為6.9 km。將h1=8、h2=8代入式（7），可知視距傳播距離為23.3 km。因此，根據圖2中仿真條件，為使接收通信信號功率為-79 dBm，通信距離應為6.9 km。

3.2 干擾力量兵力部署計算

干擾力量部署中，干擾距離距離是一個關鍵要素，下面以對抗某型微波接力通信系統為例，計算干擾力量部署過程的干擾距離。對于微波接力通信干擾裝備，假設系統總功耗為80 W，轉換效率25%，則干擾機的發射功率為43 dBm。假設干擾機和通信接收機均偏離對方天線方向圖的視軸方向，干擾機天線在通信接收機方向上的增益為6 dB，通信接收機天線在干擾機方向上的增益為7 dB，干擾機天線與通信接收天線的極化方式相同，通信接收機的饋線損耗為4 dB，干擾機的饋線損耗為1 dB，干擾機實施攔阻式干擾，干擾功率進入通信接收機的比值為 10 dB。若接收機接收到的干擾信號功率為-78 dBm，根據式（4）可以計算出干擾信號的基本傳播損耗為119 dB。

假設干擾天線高度為 4.5 m、通信接收天線高8 m、干擾頻率為420 MHz，干擾距離與干擾信號基本傳播損耗的關系如圖3所示。圖3中，為了便于觀察，將基本傳播損耗以負數形式表示。

圖3 干擾距離與干擾信號基本傳播損耗的關系

圖3中，當干擾信號基本傳播損耗為119 dB時的干擾距離為3.1 km。將h1=4.5、h2=8代入式（7），可知視距傳播距離為20.4 km。因此，根據圖3中仿真條件，為使接收機接收到的干擾信號功率為-78 dBm，干擾距離應為3.1 km。

4 結語

在研究干擾壓制系數和傳播模型的基礎上，設計了通信裝備干擾壓制系數測試方法，提出了一種基于裝備干擾壓制系數計算通信距離和干擾距離的方法。研究成果將基地在試驗領域的技術優勢和在訓練領域的精細化需求結合在一起，具有一定的應用價值，不僅為通信部隊基地訓練中的陣地開設和兵力部署提供了技術支撐，同時，對基地的試訓一體化建設也具有一定的啟示作用。

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