跳頻通訊技術及其應用與發展

、引言跳頻通訊是擴頻通訊的一個分支，它的突出優點是抗幹擾性強，因而很適用于軍事領域。當70年代末第一部跳頻電台問世以後，就預示著其發展勢頭銳不可擋。到了８０年代，世界各國軍隊普遍裝備跳頻電台。這十年是跳頻電台發展速度最快的十年。廣泛使用跳頻電台曾被譽為80年代ＶＨＦ頻段無線電通訊發展的主要特徵。90年代，跳頻通訊如虎添翼，在軍用跳頻通訊領域已相當成熟的同時，跳頻通訊的應用又拓寬到民用領域。業內人士指出，跳頻通訊是對抗無線電幹擾的有效手段，稱其為無線電通訊的“殺手鐧”。跳頻通訊是如此的神奇，以致於自其問世至今的短短30年間，倍受世界各國，特別是幾大軍事強國的青睞。

2、 跳頻通訊的基本概念：

　2.1 　定義我們在用收音機收聽某電台，當電台在中波和短波兩個波段上播放同一個節目時，有這樣的體會：若中波波段訊號不好，則隨即換到短波波段收聽；當短波波段訊號不好，則又換回到中波波段收聽。這種以更換波段的手段來改善收聽效果的方法，就是跳頻的通俗含義。只不過這種跳頻僅在接收端發生，而且是由人工幹預來實施跳頻的。我們假設，當廣播電台發送的頻段也能“緊跟”收音機使用者更換的話，那麼，這種通訊方式就是跳頻通訊。因此，跳頻通訊可這樣描述：通訊收發雙方同步地改變頻率的通訊方式稱為跳頻通訊。

　2.2 　同步條件(通訊條件) 與定頻通訊相比，跳頻通訊的載波頻率一直在跳變。工作中，發方以相當快的速率（跳速）改變頻率，收方必須與發方同步地改變頻率，雙方才能保持通訊。也就是說，跳頻通訊時，收發雙方必須採用同一種跳頻圖案。圖1所示為跳頻通訊雙方失步和同步情況。其中，圖a只是跳頻序列相同，圖b是跳頻頻率和跳頻序列均相同，這兩個圖說明跳頻通訊雙方均不能同步。圖c才是跳頻通訊雙方的同步情況，雙方的跳頻頻率、頻率序列以及跳頻起止時間完全一致。由此可見，跳頻電台之間要成功地進行跳頻通訊，收發雙方必須同時滿足三個條件：跳頻頻率相同；跳頻序列相同；跳頻的時鐘相同（允許存在一定的誤差）。三個條件缺一不可，否則無法實現跳頻通訊。

　2.3 　系統組成圖2是跳頻通訊系統的組成框圖。與傳統定頻通訊相比，區別在於圖中的虛線部分。發信時，由於頻率合成器輸出的載頻受跳頻指令發生器（或稱偽隨機碼發生器）控制而不斷跳變，因此，天線發送出去的訊號載頻也在不斷地跳變。接收機收到跳頻訊號時，為了保證混頻器始終輸出一個固定的差頻（中頻），其本振頻率必須隨外來載頻同步地跳變。換言之，接收機的本振也必然是一個跳頻器。不難理解，收發雙方還要保持一致的起止時間，否則無法達成正常的通訊聯絡。顯而易見，跳頻通訊系統的關鍵組件是跳頻器，跳頻同步則是跳頻系統的核心技術。

　3、 跳頻通訊的主要特點：

　3.1　抗幹擾性強跳頻通訊抗幹擾的機理是“打一槍換一個地方”的遊擊策略，敵方搞不清跳頻規律，因而具有較強的抗幹擾能力。一方面，我方的跳頻指令是個偽隨機碼，其周期可長達十年甚至更長的時間。另一方面，跳變的頻率可以達到成千上萬個。因此，敵方若在某一頻率上或某幾個頻率上施放長時間的幹擾也無濟於事。另外，跳頻頻率受偽隨機碼控制而不斷跳變，在每一個頻率的駐留時間內，所佔通道的頻寬是很窄的。由於頻率跳變的速率非常快，因而從宏觀上看，跳頻系統又是個寬頻系統，即擴充了頻譜。事實上，跳頻的頻寬就是頻率的數目與每個頻率所佔通道頻寬的乘積。由擴頻通訊理論可知，擴充頻譜的好處可以換取更好的信噪比。也就是說，如果擴充了頻帶，就可以在較低的信噪比的情況下，照樣可用相同的資訊速率、任意小的差錯機率來傳遞資訊，甚至在訊號被雜訊完全湮沒的情況下，也能保持可靠的通訊。由此可見，抗幹擾性強是跳頻通訊最突出的優點。

　3.2　 頻譜利用率高人們早已認識到頻譜資源十分寶貴，因此，提高頻譜利用率也是現代通訊的基本要求之一。跳頻通訊可以利用不同的跳頻圖案或時鐘，在一定頻寬內容納多個跳頻通訊系統同時工作，達到頻譜資源共用的目的，從而大大提高頻譜利用率。

　3.3 　易於實現碼分多址多址通訊是指許多使用者組成一個通訊網，網內任何兩個使用者都可達成通訊，並且多對使用者同時通訊時又互不干擾。應用跳頻通訊可很容易地組成這樣一個多址通訊網。網內各使用者都被賦於一個互不相同的地址碼，這個地址碼恰似電話號碼。每個使用者只能收到其他使用者按其地址碼發來的訊號才可判別出是有用訊號，對其他使用者發來的訊號，則不會被解調出來。

　3.4 　相容性對於跳頻通訊而言，相容的含義是指一個跳頻通訊系統可以與一個不跳頻的窄帶通訊系統在定頻上建立通訊。顯而易見，相容的好處在於，先進的跳頻電台可與常規的定頻電台互連。這在跳頻電台的研製上比較容易實現——只要將常規電台加裝跳頻模組即可變成跳頻電台。顯然，跳頻模組是整個跳頻電台的關鍵組件。