調頻技術在短波通信中的應用

劉苗輝

摘 要：進入到新世紀以來，隨著我國國民經濟水平的飛速提升，我國的通信行業也得到了快速的發展。所謂的短波通信技術指的就是利用頻率在3-30MHz范圍內的電磁波所進行的無線電通信技術。目前，這種技術在我國的各個行業的各個部門都得到了廣泛的應用，其可以進行數據、文字以及語言等各類信息的傳遞工作。短波通信技術與其他類型的遠距離通信技術相比，其通信的容量較小，在可靠性和穩定性等方面也存在著一定的技術不足，并且電離層等外界因素也容易影響其通信質量，但是其所需的設備結構十分簡單，電離層這個"中繼系統"不容易被破壞，造價地面，能夠輕易的構成遠程通信、中程通信或是近程通信系統。本文便對短波跳頻技術的基本原理和主要優勢、跳頻通信的關鍵技術以及短波跳頻電臺的應用研究三個方面的內容進行了詳細的分析和探討，從而詳細的論述了短波通信中調頻技術的應用情況。

關鍵詞：調頻技術；短波通信；關鍵技術和應用

1 短波調頻技術的基本原理和主要優勢

在我國通信領域中，有C=Blog2（1+S/N）這樣一個公式，其中C代表信息的極限傳輸速率，T為傳輸時間，B為帶寬，S/N代表信噪功率比，從這個公式中我們可以看到，對于定量的C來說，信噪功率比的要求和傳輸時間與帶寬是可以相互轉換的。如果信道的帶寬降低，那么能夠換取的對信號噪聲功率比的要求也會降低；反之也是如此。而當信號噪聲功率比沒有發生變化時，那么適當的增加信道的寬度，就會節省信息的傳輸時間。信息噪聲功率比帶寬的互換過程并不是自動發生的，必須在變換信號后，使帶寬符合相應的要求后才可以互換。與原始信號的頻譜相比，調頻通信技術可以擴展500-1000倍，這樣在進行信息傳輸的過程中，通信的抗干擾能力就會很強，并且即使在受到嚴重干擾時，通信也具備較強的穩定性和可靠性。

所謂的跳頻技術實際上就是指載波頻率在一定寬度范圍內根據跳頻的圖案進行跳變的過程，具體的工作原理如下圖。信息調制的功能可以將原始的信息數據變成寬度為B1的信號D，然后就是載波調制的階段。跳頻序列發生器控制載波頻率，這樣其就可以在寬度為B2的頻帶內隨機的跳變了，信號就由B1擴展到了B2。跳頻序列發生器同樣也控制變頻合成器，當序列值發生變化時，載波頻率也發生變化，在天線發射調頻信號后，接收機就會接收到信號。在調頻信號中，接收機會先提取出調頻同步信號，確保所接收到的調頻信號與調頻序列發生器控制的頻率跳變是同步的，從而獲得同步的本地載波，載波經過解調后，就得到了帶有信息的信號D，繼而得到了發射機發射的信息。

作為一種碼控的載頻跳變的通信方式，跳頻技術主要具備以下四大優點：（1）跳頻技術的抗衰落和抗干擾能力非常強，其對干擾信號的處理方式為隨機躲避式的，能夠有效的躲避電子對抗的頻率跟蹤式干擾。其所傳遞的信號頻譜密度小，并且易被擴展。（2）跳頻技術具備任意選址的功能，其所傳遞的可隨機跳變的信息，在一個公共頻道信道中會產生若干個傳輸信號，并且每個信號的載頻跳變的規律是有區別的，從而實現任意選址的功能。（3）其所傳遞的信息既可以是數字信號，也可以是模擬信號。（4）調頻技術通信過程非常安全。竊聽設備無法檢測和識別跳頻技術所傳遞的信息，這是一種低可能檢測系統。

2 跳頻通信的關鍵技術

2.1 可變頻率合成器

作為整個跳頻系統的核心組成部分，可變頻率合成器必須具備以下幾大技術要求：（1）從一個頻率跳變到另一個頻率時，跳變速度必須足夠快；（2）所產生的頻率序列應是連續并且隨機的；（3）輸出的可用頻率成分純度應足夠高；（4）抗震性、可靠性較高，噪聲低并且穩定時間短。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鎖相環來控制可振蕩器。

2.2 跳頻速率及調頻數的選擇

這是決定跳頻系統整體性能最重要的兩個參數，跳頻數、頻譜的展寬與系統的跳頻增益都是成正比例關系的；但是如果頻帶的寬度太寬時，就可能降低頻譜的利用效率。當縮小頻道間隔時，就會降低振蕩器的漂移和收發信息機之間相對位置的穩定性，多個用戶可能在同一個頻率上，從而出現誤碼的現象。所以，在設計跳頻數時，應充分的考慮跳頻增益高、系統的復雜程度、跳頻序列造成的擊中數以及預期的誤碼率等因素，從而確定最為合理的跳頻數。設計調頻速率時，也要綜合的考慮系統各跳頻信號的干擾情況、系統的抗干擾能力、頻率跳變實現的可能性以及系統的可檢測性等因素。

2.3 跳頻序列

其跳變的頻率必須在頻帶內均勻的分布，同時具備可用序列多、跳頻距離大、周期性和隨機性等特點，通常情況下，我們應采用由編碼方法所構成的跳頻系統的跳頻序列。

2.4 跳頻的同步

在整個跳頻通信系統中，由于收發信息之間距離不穩定以及時鐘漂移等因素通常會導致收發不同步問題的出現，那么本地產生的序列碼與所收到的序列碼就無法匹配，并且也無法正常解跳。所以，為有效的消除時間偏差和頻率偏差，就應采取同步的方法，提高收發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判決四個方面的同步，主要有跟蹤和捕獲兩種實現方法。前者是借助由于鎖相電路有效的控制鐘源，而后者則通過采用匹配濾波器法、搜索法、精確時鐘法以及前置碼法等方法來捕獲脈沖碼元。

3 短波跳頻電臺的應用研究

在短波通信中合理的應用了跳頻技術，同時天線自適應調零、自適應調制解調以及自適應選頻等技術作為輔助技術，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定性，真正的實現了不間斷通信。進行數字化建設時，無線組網必須足夠的職能、自動、穩定和可靠，所以對短波通信鏈路的質量也有著很高的要求，各級別的指揮所和移動人員數字終端應始終在網絡平臺上工作。以短波數據/話音通信系統為例，我們對短波調頻電臺的工作過程進行詳細的闡述：

通常情況下，一個固定的短波中心站和四個可移動的短波遠端站共同組成了這個系統，作為整個系統的控制中心，短波中心站應配備兩套短波通信設備，其主要作用就是調度和管理整個網絡資源的利用情況。在所在地的局域網中會接入短波中心站的中心計算機，也就是當地局域網的工作站，進行網絡控制的過程中，短波中心站主要負責的工作有控制通信鏈路、區分業務類型、保證通信終端具備良好的工作狀態以及合理的選擇和分配網絡地址等。

4 結束語

通過以上的論述，我們對短波跳頻技術的基本原理和主要優勢、跳頻通信的關鍵技術以及短波跳頻電臺的應用研究三個方面的內容進行了詳細的分析和探討。與其他類型通信技術相比，跳頻技術具有其突出的優點和廣闊的發展前景，現階段，通信系統工作的頻帶更加的擁擠了，而要想有效的解決這一問題就必須利用好寬帶系統，在短波通信領域中如果能夠合理的應用和發展跳頻技術，那么對電子對抗、數字通信以及模擬通信等眾多領域都會做出十分突出的貢獻。

參考文獻

[1]李世鶴.CDMA擴頻通信原理[M].北京：人民出版社，1997.

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