导弹无线数传通信系统抗干扰能力研究

李正优，郭留河，赵国明，李文珍

（装甲兵工程学院兵器工程系，北京 100072）

导弹无线数传通信系统抗干扰能力研究

李正优，郭留河，赵国明，李文珍

（装甲兵工程学院兵器工程系，北京 100072）

采用无线电指令制导的导弹需要对其无线数传通信系统的抗干扰性能进行研究。在分析导弹制导系统易受电磁干扰的环节的基础上，研究了导弹系统面临的复杂战场电磁干扰环境，确定了描述无线数传通信系统抗电磁干扰能力的主要指标，针对导弹系统面临的主要电磁干扰，采用理论分析与仿真计算相结合的方法，研究了导弹无线数传通信系统的抗干扰能力，对分析和评估导弹抗电磁干扰能力具有重要的意义。

导弹；无线数传通信；抗干扰；电磁环境

有线指令制导的导弹制导方式简单，使用方便，抗干扰能力强，但传输指令的导线限制了导弹飞行速度和姿态控制，影响射程和机动性，且在导弹飞行过程中必须始终瞄准目标，限制了它的应用环境与作战效能的发挥。利用微波无线数据传输技术，可改进有线传输带来的问题，即在原有制导控制设备的基础上，通过对导弹和发控设备的少量改进，提高武器系统适应范围和作战效能［1］。对于微波通信，考虑战场应用的最大弱点，莫过于抗干扰性。为此，需对导弹系统的抗干扰性能进行研究。

1 导弹制导系统易受干扰的环节分析

导弹制导系统由测角仪、车载发控通信、弹载信息通信、指令执行装置等组成，导弹制导系统工作原理如图1所示。

图1 导弹制导系统工作原理

无线数传通信系统由车载发控通信和弹载信息通信单元组成，代替原来的传输线传输角偏差信号。从导弹制导系统看，只有无线数传通信系统是无线环节，因此，导弹系统易受电磁干扰的环节主要是无线数传通信系统。无线数传通信系统采用跳频通信体制，工作在微波频段，采用2FSK调制技术。

2 导弹系统面临的战场电磁环境分析

随着电子、电气设备的广泛使用，战场电磁环境越来越复杂，呈现出信号密集、样式复杂、冲突激烈、动态交迭等特性［2］。战场电磁环境以军事无线电通信、侦察雷达以及电子干扰机等人为干扰为主要构成因素，其中军事通信主要工作在短波及超短波频段，频谱范围大概为几MHz到几百MHz，战场侦察雷达工作频段主要集中在I和J波段，频谱范围为8～20 GHz，电子干扰机工作频率范围较广，目前多为1～3 000 MHz，部分干扰机的高端频率可达20～50 GHz，因此无线数传通信系统的主要威胁是各种电子干扰机。目前微波频段的干扰机干扰功率一般在400 W～4 k W之间，干扰功率密度（W／MHz）从几十至几百，甚至达到千量级。电子干扰装备的装备形式有机载和车载以及单兵背负等形式，在陆地战场上，更多情况下无线数传通信系统面临的是车载电子干扰装备。

无线数传通信系统采用跳频通信，对于跳频通信的干扰方法一般有宽带噪声干扰、部分频带噪声干扰、频率跟踪式干扰。4种干扰方法效果各异，在实际应用中宽带噪声干扰和部分频带噪声干扰应用较多。

3 导弹无线数传通信系统抗干扰能力研究

由2FSK通信原理分析得出，无线数传通信系统受到干扰是因为在信号的解调过程中，噪声的存在使系统产生误码。误码率越大，系统的控制精度就越低，当误码率增加到一定程度时，会导致导弹脱靶甚至飞行失败。因此，误码率是衡量导弹系统抗干扰性能的最重要指标。若实际误码率大于系统要求的误码率，则无线数传通信系统不能正常工作。要保证无线数传通信系统不受干扰，要求实际误码率Pε＜0.003。误码率是信干比的一个函数，在各种干扰技术下其函数关系不同，但都呈现信干比越小则误码率越大的关系。信干比是有用信号和噪声功率的比值，也就是数传信号与噪声的功率之比。信干比表示为rj＝PR（dB）－PRJ（dB），其中PR为有用信号功率分贝值，PRJ为干扰信号功率分贝值。

3.1 数传信号接收功率计算

导弹的飞行高度在接近目标的过程中一般为1.5 m，地面通信设备天线的高度为1.2 m，电波传播路径靠近地面，导弹最大射程为3.5 km。对于地面通信，最常用的电磁波传播模型是自由空间传播模型、维建斯基模型和Cost231-Hata模型［3］。维建斯基模型适用于在收发设备之间为平地的实际战术通信环境，因此，数传信号的无线传播符合维建斯基传播模型，则数传信号接收功率为

式中：PT为发射功率；GT为发射天线增益；GR为接收天线增益；ht为发射天线高度；hr为接收天线高度；R为通信距离；Lb为发射机、接收机内的传输损耗及极化损耗的总和。

3.2 接收机干扰功率计算

接收机干扰主要包括2部分：地面车载干扰设备干扰和空中干扰。鉴于导弹的作战特点，更多情况下面临的电子干扰则是地面移动干扰设备，其中车载干扰设备威胁最大，其天线高度通常在5～10 m范围内。设干扰机天线高度为10 m，经计算当干扰距离大于1.44 km时，干扰电波的传播符合维建斯基模型。由于干扰机处在敌方一侧，距导弹的距离大于这个距离，因此，对于车载干扰机的干扰在接收机输入端的功率为

式中：PJ为干扰机发射功率；GJ为干扰机发射天线增益；GRJ为接收天线抑制电平；ht为干扰机发射天线高度；hr为接收天线高度；RJ为干扰距离；LbJ为干扰机发射机、接收机内的传输损耗及极化损耗的总和。

对于空中干扰源，天线高度可达10 km，属于空对地的电波传播，因此用自由传播模型来计算接收功率

式中λ为干扰源工作波长。

微波频段的干扰功率一般在400 W～4 k W之间，部分功率较大的可达10 k W，干扰带宽通常为几十MHz，只有极少数电子战飞机可施放密度为1 000 W／MHz的干扰。干扰信号从接收天线第一旁瓣进入，GRJ为抑制电平，LbJ为干扰机的极化损失和系统损耗之和。

3.3 抗干扰能力分析

要使系统误码率小于某一值，信干比必须大于对应的某一值，因此，无线数传通信系统不受干扰的条件亦可描述为rj＞rj0，rj0为误码率等于0.003时对应的信干比。

在地面车载干扰设备的宽带噪声干扰下，2FSK信号误码率与信干比的函数关系为要保证无线数传通信系统正常工作，需要更大的信干比，系统要求误码率小于0.003，则信干比应该大于10.1 d B。地面车载干扰设备宽带噪声干扰距离与导弹飞行距离的关系如图2所示。

可以看出，若干扰为宽带噪声干扰，当干扰有效辐射功率密度为100，200，500，1 000 W／MHz时，只要地面干扰机距离导弹分别大于16，19，24，28 km时，就能够保证无线数传通信系统误码率小于0.003。

在敌方的空中远程支援宽带噪声干扰下，空中远程支援宽带噪声干扰距离与导弹飞行距离的关系如图3所示。

图2 地面车载宽带噪声干扰距离与导弹飞行距离的关系

图3 空中远程支援宽带噪声干扰距离与导弹飞行距离的关系

可以看出，若干扰为空中远程支援干扰，当干扰有效辐射功率密度为100，200，500，1 000 W／MHz时，只要干扰机距离导弹分别大于130，180，280，410 km，就能够保证无线数传通信系统误码率小于0.003。

4 结 语

为描述导弹系统的抗干扰性能，在给定干扰条件下，用分析干扰距离大于多少时无线数传通信系统可以正常工作来说明其抗干扰能力。在实际情况下，无线数传通信系统的车载通信单元一般是静止的，只有导弹上的通信设备随导弹一起运动。因此，在分析导弹抗干扰能力时，也可假设干扰源距离制导站一定距离，或者分析不同干扰功率下，无线数传通信系统误码率与导弹飞行距离的关系。

［1］ 李正优，张万君，胡 诚，等.反坦克导弹微波无线数据传输技术研究［J］.火力与指挥控制，2011，36（4）：119-122.

［2］ 陈进宝，张管飞，赵 丹.复杂电磁环境下导弹作战面临的挑战及对策［J］.装备环境工程，2010（3）：92-95.

［3］ 宋 梅.电子战技术与应用［M］.北京：电子工业出版社，2005：277-279.

TN06

A

1008-1542（2011）07-0059-03

2011-06-20；责任编辑:李 穆

李正优（1980-），男，江西宁都人，硕士，主要从事导弹武器系统保障与使用方面的研究。