微波通信干扰的研究

微波通信干扰的研究

1微波通信在军事通信中的运用微波通信是现代通信手段之一。与其它波长较长的无线电通信相比,微波通信具有通信容量大、稳定性高、抗干扰能力强、天线方向性好和成本较低等优点,因此在军事通信中得到了广泛的运用。世界各国都十分注重微波通信的发展,微波通信在他们的通信系统中发挥着重要作用;而国内目前对通信干扰的研究大多集中于短波、超短波波段,对微波通信干扰的研究较少,因此,研究对微波通信的干扰具有较强的现实意义2微波u3000中继站微波通信常用的波段有三个,分别为:1700～2300MHz,平均波长15cm,话路容量600路;3400～4200MHz,平均波长7.89cm,话路容量960路;5900～6400MHz,平均波长4.88cm,话路容量1800路。微波中继通信线路上的中继站以相距46km为一个标准段,通常间隔40～60km。收发天线一般安装在几十米高的铁塔上,用以满足微波视距传播的要求和克服地面起伏原因、地面建筑以及障碍物的干扰典型微波中继通信线路的组成如图1所示。图1中终端站负责信号的发送或接收,中继站的功能是对微波信号进行接力转发或分路。根据对中继站的不同要求,中继站被分为中间站、分路站和枢纽站。中间站只对信号能量进行放大,分路站可对微波信号进行分路或合路,枢纽站可以同时处理多个方向的信号。每个中继站至少配置两套微波收发信机及天线,以便于将要传输的信号向两个不同的方向转发。3压制无线电通信,进行全要素压制,以维持正常工作的无线电通信正常工作的技术、战术手段通信干扰是指利用无线电通信干扰设备发射出干扰电磁波,对正在工作的无线电通信进行压制,用以破坏或扰乱敌方无线电通信正常工作的技术、战术手段。通信干扰分为压制性干扰和欺骗性干扰,本文主要讨论对微波通信的压制性干扰,选用微波通信系统的中断率作为评价指标。3.1pr—信号功率计算微波通信接收机接收的通信信号功率可通过下式计算:式中,Pr—接收功率(瓦);Pt—发射功率(瓦);Gt—发射增益(倍);Gr—接收增益(倍);Lf—空间传播损耗(倍);La—大气损耗(倍);Llr—接收机线路损耗(倍)。1传播损耗指数m空间损耗传播Lf可按下式计算:式中,d—发射机与接收机之间的距离(m);f—微波频率(Hz);c—光速(3×108m/s);n—传播损耗指数,取值如表1所列。一般在远离地球表面的地方取值为2,在靠近地球表面时取值为4。21屋顶损失计算大气对微波通信系统电波传输的影响主要体现在大气吸收损耗、降水以及大气折射引起的损耗上。(1)微波系统的常用工作特性大气吸收对频率在12GHz以下的电波损耗很小,而微波系统的常用工作频段都低于10GHz,故大气对微波通信的吸收损耗较小。在微波通信系统站间间隔50km时,大气吸收损耗小于1dB,本文取为1dB。(2)计算模型的求解降雨对微波的损耗可通过下式计算:式中,Lw—由降水造成的损耗;Rw—降雨强度,单位mm/h;d—传播距离(km);k,α—控制参数,分别通过式(4)和式(5)进行计算。式中,θ为路径倾角;τ为极化倾角,水平极化时为0°,垂直极化时为90°,圆极化时值为45°。关于kH,kV,aH,aV的取值,文献给出了拟合后的计算公式,文献则给出了在不同频率时的取值。经过分析,文献的拟合公式是在ITR-RP.618的基础上得来的,而ITR-RP.618给出的是关于电波在地面与空间传播时的模型,因此,本文采用表2所列的数据,通过插值进行计算。(3)一般破碎大气折射损耗与电波的传播路径有密切关系,文献将电波传播路径的剖面分为3种:不均匀层性环境因素传播路径的中间段内不存在有较宽的河流和湖泊水面,主要由山岭、城市建筑物,或者两者混合而成。气候干燥,由不均匀层引起的多径衰减很小,可忽略不计;在反射区域内存在有起伏大于20m的刃形山岭;收发端天线高差很大;电波仰角较大。由该型剖面引起的损耗不超过6dB,本文取为6dB。立地条件差,导致地面天传播路线中段虽无较宽的河谷、湖泊,但多起伏不大的丘陵。由于地面起伏不大,不均匀层引起的多径衰减不能忽略;收发两端天线高差较大。由该型剖面引起的衰减小于10dB,本文取为8dB。种多径衰减的一般资料传播路线处于水网较多的平原地带,气候潮湿,由不均匀层引起的多径衰减比较严重;收发两端天线高差较小。由该型剖面引起的衰减不小于10dB,本文取为10dB。综上可得大气损耗的计算公式为:式中,La、Lw的单位为dB,在使用时应做相应转化。3.2干扰机干扰系统为简单起见,假设干扰机、通信发射机和接收机在同一水平或垂直平面内。微波接收机天线主瓣增益为Gr,平均旁瓣增益为Gs,信号处理增益为Gp。干扰机干扰功率为Pj,天线增益为Gj,干扰机与微波接收机的距离为Rj,干扰系统损耗为Lj。接收机接收的干扰信号功率为式中:γp为干扰的极化损失,圆极化时取为0.5;Brj为干扰信号进入通信接收机的百分比,具体计算可参考文献;其它参数含义同前述。3.3功率级的划分通信接收机接收信号受很多因素的影响,包括信号功率、干扰功率以及噪声等。接收机的综合信干比ρ可通过下式计算。式中,Gp—处理增益(倍),其它参数含义同上。3.4参数取值上的说明微波通信线路的中断概率可通过以下经验公式进行计算式中:U—中断概率;A—气候因子;Q—地形因子;B,C—系统常数,根据地区不同取值不同;f—工作频率(GHz);d—传输路径长度(千米);ρ—信干比(dB)。上述参数的取值与地理位置有关,各地均不相同。我国目前还没给出上述参数取值,故在参数取值时需借鉴其它国家或地区的数据。因我国与美国的纬度、气候条件等较为相近,所以在取值时参考美国的数据,即A=1×10-6,B=1,C=3,Q=1。4干扰信号传播损耗设某微波发信机发射功率4瓦,天线增益40dB,工作频率1.5GHz。接收机距发射机50km。接收天线主瓣增益30dB,3dB宽度为2°;平均旁瓣增益为15dB。接收机噪声系数为7dB,信号处理增益为20dB。降雨量为0,微波传输路径剖面为B型。传播损耗指数为4。情况2:干扰机为空基干扰机,有效干扰功率分别为0.01瓦、0.05瓦、0.1瓦和0.5瓦,部署关系如图4所示。干扰信号传播损耗指数取为2,其它参数不变。通过改变干扰机飞行航向使得干扰信号分别从天线的主瓣和旁瓣进入,计算得不同干扰距离时微波通信的中断率如图5所示。5干扰波传播损耗本文研究了对微波通信干扰的效能并对两种较简单的情况进行了计算。从计算结果来看,空基干扰机以较小的干扰功率获得了很好的干扰效果,即使从旁瓣进行干扰也可使微波通信中断。同时,由于微波通信一般处于作战对象境内,在目前条件下陆基干扰机的部