摘要：由于跳频通信具有抗干扰能力强、截获概率低、保密性能好等优点，当前已经广泛应用于军事通信、电子对抗及导航、测量等领域，并发挥着越来越重要的作用。本文主要介绍了跳频通信的提出背景、技术实现及其性能优点，根据目前跳频通信在军事中的应用，分析跳频扩频通信的抗干扰能力及跳频通信技术的发展趋势。
关键词：跳扩频 抗干扰 组网通信
中图分类号： TN76 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2015）06-0000-00
1 跳频技术的提出背景
常规短波电台用固定频率发射和接收，由于信号传播地域广阔，且台站众多，很容易遭到窃听、电磁干扰及信道拥塞等问题。跳频通信就是针对传统无线电通信的上述弊端，使发射和接收频率在双方事先约定的情况下按一定的规律和速率来回跳变，以躲避干扰的技术。由于敌方不了解我电台通信信号的跳变规律，通常很难直接进行信息截获。
2 跳频通信技术实现
2.1 系统组成与原理
跳频通信技术的实现原理是：在发信机中，信息数据先通过一般的信息调制后变成带宽为Bm的已调信号，频率合成器在PN码（伪随机码序列）控制下合成发射载波频率，使发射机在带宽Bc内的不同时间间隔输出按PN码规律进行频率跳变的载波信号，形成跳频信号。在收信机中，同步电路对捕获到发端跳频信号准确相位，引导收端受相同PN码控制的可变频率合成器输出与发送方频率同步跳变的本振信号，从而实现在频率不断跳变中对信号的同步接收。
跳频信号在较宽的频率范围内跳变，以躲避方式对抗干扰。跳频通信的抗干扰能力主要取决于跳频带宽中的跳频点选取数量和频率跳变的速率。跳频信号的处理增益为 ，其中 越大则该跳频系统在抗部分频带干扰方面的性能越佳。一般来说，跳频通信按跳频速率可分为慢速、中速和快速跳频。在抗敌方跟踪式干扰方面，跳频速率越快，则系统的对抗能力越强。
2.2 跳频技术指标
评价一个跳频通信系统的抗干扰性能，主要从以下指标得到反映：跳频频率点的选取数目、跳频的速率、跳频带宽、跳频码的周期（即PN码长度）以及跳频系统的同步时间等。从对指标的要求来看，一般希望跳频带宽要足够宽以容纳更多的跳频频率点，跳频码的周期要长，跳频的速率要快，跳频系统的同步时间要尽可能短。
跳频通信系统的带宽大小，影响到抗部分频带的干扰的能力。跳频带宽越宽，系统抗宽带阻塞式干扰的能力就越强。所以从抗干扰的角度考虑，全频段跳频是最佳策略。
跳频频率的数目关系到系统对抗单频干扰及多频干扰的能力。跳频频率的数目越多，抗单频、多频以及梳状干扰的能力越强。目前一般的短波跳频电台中，跳频的频率数目在100个以内，而超短波电台能达到1024个。
跳频速率，即每秒钟的频率跳变次数，该指标主要与抗跟踪式干扰的能力有关。跳速越快，敌方完成跟踪并引导干扰的难度越大，则抗跟踪式干扰的能力就越强。目前一般的短波跳频电台，其跳速能达到20跳/秒，最多不超过100跳/秒。在甚高频电台中，跳速一般在500～1000跳/秒。而某些更高频段的跳频系统则可达到每秒几万跳的水平。
跳频码的周期，决定了一个跳频系统跳频图案的延续时间，该指标关系到系统的抗截获（破译）的能力。跳频图案延续时间越长，其规律越难以摸索，给敌方破译带来更大困难，因而抗截获能力也越强。
跳频系统的同步时间，是指系统实现收发双方按跳频图案一致跳变所需的同步建立的时间。系统同步时间的长短将影响该系统的顽存程度。目前跳频电台的同步建立时间可达到秒级或几百毫秒的量级。
3 跳频通信的军事应用
3.1 跳频通信系统抗干扰
对于跳频通信来说它的主要威胁是跟踪式干扰。跟踪式干扰以侦收-转发的方式实施，敌方将接收到的跳频信号放大以后，调制上噪声再收端发出。在这种情况下，调制噪声将使得被跟踪的通信系统的处理增益失去意义。为了对抗跟踪式干扰的威胁，跳频系统必须拥有足够高的跳速以确保在干扰机发出的干扰信号到达接收端之前已跳变到另一个频率。因此，只要跳频速率足够快，使跳频的驻留时间少于干扰的响应时间，就能有效地对抗跟踪式干扰。目前，世界上先进的干扰机从进行信号侦收到完成干扰引导需要几百微秒，再加上干扰信号的传输时间，则只有当跳频速率达到10000跳/秒以上时，对抗跟踪式干扰才能确保有效。
3.2 跳频电台组网通信
虽然跳频电台具备一定的抗干扰能力，但由于目前干扰设备侦察、跟踪并干扰跳速在几十跳每秒到几百跳每秒的跳频电台已经成为可能，因此单独使用时并不能确保连通。而当多部跳频电台组网应用时，敌方必须先要完成网台识别后才能对跳频电台进行有效的干扰。所以，通过跳频电台组网的方式将可以大幅度提高跳频电台在复杂电磁环境下抗截获、抗跟踪和抗干扰的能力。
3.3 解决跳频系统软、硬件性能限制的措施
除了受到外界干扰的影响之外，跳频系统又受到自身元器件、编解码技术等客观条件因素的制约。目前，若要有效对抗跟踪式干扰，跳频速率需达到5000跳/秒，而对于这一指标，大多数跳频系统都望尘莫及。为此，跳频通信可以考虑综合采取以下措施提升对抗能力。
3.3.1 跳频与直接序列扩频混合抗干扰方式
把跳频和直扩技术结合起来，使得每一个跳变得频点都进行了频谱展宽，形成在一段时间内均匀使用更宽频带的通信系统，称跳频/直扩混合扩频通信技术，由于跳频驻留时间里，信号以扩谱形态存在，有效的提高了系统的抗截获能力，给跟踪式干扰的引导处理带来难度；同时从全时段来看，信号覆盖到更宽的频谱范围，宽带阻塞式干扰受限于功率和频率资源也将难以实施。
3.3.2在自适应基础上实施跳频
单纯的跳频系统只能在给定的频率表中按照约定跳频图案依次跳变，当部分频点受到干扰时无法回避。自适应跳频技术是建立在自动信道质量分析（LQA）基础上的一种综合了功率自适应和频率自适应控制的技术。它能使跳频通信过程自动避开受到干扰的频率点，并以最低的截获概率和最小的发射功率达到在干净的跳频信道上长时间保持优质通信的目的。二者结合可以优势互补，在抗干扰方面达到互相促进的目的。
参考文献
[1]朱永松，张海勇，汲万峰 等.跳频通信抗干扰性能分析[J].现代防御技术，2005，33（5）.
[2]郭永志. 自适应跳频原理及其关键技术[J].舰船电子工程，2008，28（11）.
[3]郭丽华，穆晓敏，朱春华 等.一种新的自适应跳频通信系统[J].电讯技术，2009，49（02）.
收稿日期：2015-06-02
作者简介：余鹏（1980—），男，湖南湘阴人，讲师，毕业于北京航空航天大学硕士学位，单位：海军航空兵学院 舰载机系，讲师，从事数据链方面研究；邢磊（1981—），男，海军航空兵学院，作战指挥系，参谋。