1、第第6 6章章 通信干扰原理通信干扰原理6.1通信干扰系统的组成和分类通信干扰系统的组成和分类 6.2通信干扰体制和基本原理通信干扰体制和基本原理 6.3通信干扰样式通信干扰样式 6.4对模拟通信信号的干扰技术对模拟通信信号的干扰技术 6.5对数字通信信号的干扰技术对数字通信信号的干扰技术 6.1 通信干扰系统的组成和分类通信干扰系统的组成和分类6.1.1通信干扰的基本概念通信干扰的基本概念通信干扰是以破坏或者扰乱敌方通信系统的信息(语音或者数据)传输过程为目的而采取的电子攻击行动的总称。通信干扰系统通过发射与敌方通信信号相关联的某种特定形式的电磁信号，破坏或者扰乱敌方无线电通信过程，导致敌方
2、的信息网络体系中“神经”和“血管”如指挥通信、协同通信、情报通信、勤务通信等的信息传输能力被削弱甚至瘫痪。通信干扰技术是通信对抗技术的一个重要方面，是通信对抗领域中最积极、最主动和最富有进攻性的一个方面。在信息时代的今天，由于军事信息在现代战争中的作用越来越大，所以，以破坏和攻击敌方信息传输为目的的通信干扰的作用和地位也日益重要。 下面我们介绍几个通信干扰技术常见的基本概念。1.信号和信息信号和信息通信干扰装备是以无线电通信系统为攻击对象的人为有源干扰设施。众所周知，通信系统的基本用途就是把有用的信息通过电磁波从一个地方传送到另一个地方。在通信过程中，信息发送方使用的设备称为通信发射机，信息接
3、收方使用的设备称为通信接收机，通信的过程就是信息传送的过程。但是严格来讲，通信系统所传送的客体并不是信息，而是信号，信号可以是连续的(模拟信号)，也可以是离散的(数字信号)。电报通信中的报文，电话通信中的语音以及电视中的图像、文字等都是信息的集合，信息的传输是依附于信号的传输来实现的。信息是信号的一种属性，是信号内容不确定性的统计的量度，信号内容的不确定性越大则其所包容的信息就越多，即该信号的信息量就越大。信号在通信系统中被传送的过程是：信息源产生信息之后首先被变成为某种电信号(如音频信号、视频信号、数字信号等)，这些信号在通信发射机中对载频进行调制，形成射频信号。被调制的携带了信息的射频信号
4、(即通信信号)经处理、变换和功率放大之后由天线发射出去，经传播路径的衰耗之后，被接收天线感知并由通信接收机截获，经处理变换之后送到解调器，解调得到的信息送至通信接收终端，为终端所利用，完成通信过程。2.干扰目标干扰目标通信干扰的对象是通信接收系统，目的是削弱和破坏通信接收系统对信号的感知、截获及其信息的传输和交换能力，它并不削弱和破坏发射信号的设备。 3.有效干扰有效干扰到目前为止，人们还没有研究出一种办法能用电子技术阻止无线电波从发射机传送到接收机。为了实现干扰，唯一可行的办法就是在通信信号到达通信接收机的同时把干扰信号也送至通信接收机。干扰信号与通信信号经通信接收机线性部分变换、叠加之后进
5、入解调器。解调器从通信信号中还原出被传送的信息，而干扰信号经解调之后形成的只能是干扰。由于解调器的非线性，在其输出端得到的除有用信号和干扰信号以外，还有干扰信号与通信信号相互作用所产生的杂散分量。这些杂散相对于信息来讲也是干扰。通信干扰的有效性的表现形式有四种。1)通信压制由于干扰的存在，实际的通信接收机可能完全被压制，在给定时间内收不到任何有用信号或者只能收到零星的极少量有用信号，在通信接收终端所得到的有用信息量近似等于零。这样的干扰我们称之为有效干扰，我们说这时的通信被(完全)压制了。2)通信破坏由于干扰的存在，实际的通信接收机虽然没有被完全压制，或者通信网没有完全被阻断，但其在恢复信息的
6、过程中产生了大量的错误，差错的存在使得信号内含的信息量减少，接收终端可获取的信息量不足，通信效能降低，决策战争行动困难。这样的干扰我们称之为有效干扰，我们说这时的通信被破坏或被扰乱了。3)通信阻滞由于干扰的存在，通信信道容量减小，信号的传输速率降低，单位时间内通信终端所获得的信息量减少，传送一定的信息量所花费的时间延长，干扰所造成的这种信息传输的延误使得通信接收终端不可能及时获取信息，(人或机)专家系统决策迟误，因而造成了战机的贻误。在战场上时间就是生命，战机就是胜利。能够夺取时间、争取主动的干扰也是有效干扰，我们说这时的通信被阻滞了。4)通信欺骗巧妙地利用敌方通信信道工作的间隙，发射与敌方通
7、信信号特征和技术参数相同、但携带虚伪信息的假信号，用以迷惑、误导和欺骗敌方，使其产生错误的行动或作出错误的决策。达到欺骗目的的欺骗干扰也是有效干扰，我们说这时的通信被欺骗了。 4.压制系数压制系数为了定量地描述通信干扰对通信接收机影响的程度，引进“压制系数”(用Kj表示)的概念。压制系数Kj等于在确保通信干扰对通信接收机被完全压制(即上述第一种有效干扰形式)的情况下，在通信接收机输入端所必需的干扰功率与信号功率之比，即sjjPPK (6.1-1) 其中，Pj是为保证被完全压制的情况下，在通信接收机输入端所必需的干扰功率；Ps为通信接收机输入端接收到的信号功率。这里所说的“完全压制”是一个边界比
8、较模糊的概念。一般来讲，若想在完全压制与非完全压制之间划一条界线的话，这条分界线与下面一些因素有关：(1)通信接收机终端信息的差错率(误码率)。譬如，多数研究人员认为，当无线电报或无线电话通信系统工作在传送报文的时候，完全压制的条件应该是传输差错率不小于50%。这个结论是一个统计的结果，分析与实践证明，在这样的差错率情况下，所收到的信息中所包含的有用信息实际上已趋近于零。 (2)干扰目标的重要程度。干扰目标的重要程度即威胁优先等级。对那些威胁大、特别重要的目标，掌握的尺度就要严格些，而对那些不太重要，威胁等级不高的，譬如小型战术通信系统就可以放松些。由压制系数的定义可知，Kj的量值与干扰的形式
9、、接收的方法、信号的结构以及信号的特征(如信号在频率轴上的位置、信号内涵的先验水平等)有关。所以在谈及压制系数的时候必须指明是在什么样的传输形式、接收方法和信号特征情况下，对什么样的干扰而言，否则Kj的量值将是不确定的。5.最佳干扰最佳干扰(最佳干扰样式最佳干扰样式)由于军用无线电通信系统是多种多样的，其通信体制、信号形式、通信接收机的工作方式等各不相同，一种通用的、万能的、放之四海而皆准的最佳干扰样式实际上是不存在的。所谓的最佳干扰就是“对于给定的信号形式和通信接收方式所需压制系数最小的那种干扰样式”。也就是说，为获得有效干扰，对于给定的信号形式和通信接收方式所需干扰信号电平(功率)最小的那
10、种干扰样式就是最佳干扰。6.1.2通信干扰的特点通信干扰的特点对通信过程的干扰是在通信技术诞生之前就已经客观存在的，如天电干扰、工业干扰等，但是人为有意的干扰却是在通信技术成功应用于战争之后才研究发展起来的。所以通信干扰从其诞生之日起就具有十分鲜明的特点，这些特点可归纳如下。通信干扰具有下列特点：(1)对抗性。通信干扰的目的不在于传送某种信息，而在于用干扰信号中携带的干扰信息去破坏或者扰乱敌方的通信信息。通信干扰是以敌人的通信接收系统为直接目标，这一点十分明确。 (2)进攻性。通信干扰是有源的、积极的、主动的，它千方百计地“杀入”到敌方通信系统内部去，所以通信干扰是进攻性的。即使是在电子防御中
11、使用的通信干扰，也是进攻性的。(3)先进性。通信干扰以通信为对象，因此它必须跟踪通信技术的最新发展，并且要设法超过它，只有这样才能开发出克敌制胜的通信干扰设备来。但是世界各国通信技术的发展，特别是抗干扰军事通信技术的发展，都是在高度机密的情况下进行的，对敌情的探知比较困难。所以通信干扰是一项技术含量非常高的工作。(4)灵活性和预见性。作为对抗性武器，通信干扰系统必须具备敌变我变的能力，现代战场情况瞬息万变，为了立于不败之地，通信干扰系统的开发和研究必须注重功能的灵活性和发展的预见性。 (5)技术和战术综合性。同其他硬武器一样，通信干扰系统的作用不仅仅取决于其技术性能的优良，在很大程度上还取决于
12、战术使用方法，如使用时机、使用程序以及在作战体系中与其他作战力量的协同等。(6)系统性。军事通信已经从过去单独的、分散的、局部的电台发展成为联合的、一体的、全局的数字网络化通信指挥系统。因此通信对抗也不能再是局部的、个别的、点对点的对抗行动了，它已是合同作战的一员，是现代战争中进行系统对抗和体系对抗不可或缺的力量。 通信干扰系统具有下列技术特点：(1)工作频带宽。通信干扰设备随着现代军用通信技术的发展，需要覆盖的频率范围已经相当宽，已从几兆赫、几十兆赫发展到几十千兆赫。在这样宽的工作频率范围内，不同频段上电子技术和电磁波的辐射与接收都有不同的特点和要求。(2)反应速度快。在跳频通信、猝发通信飞
13、速发展的今天，目标信号在每一个频率点上的驻留时间已经非常短促。通信干扰必须在这样短的时间和整个工作频率范围内完成对目标信号的搜索、截获、识别、分选、处理、干扰引导和干扰发射，可见，通信干扰系统的反应速度必须十分迅速。(3)干扰难度大。为实现有效干扰，在通信干扰技术领域中需要解决的技术难题相当多。譬如，与雷达对抗比较，雷达是以接收目标回波进行工作的，回波很微弱，干扰起来相对比较容易；而通信是以直达波方式工作的，信号较强，所以对通信信号的干扰和压制比雷达干扰需要更大的功率。另外，雷达是宽带的，一般雷达干扰机所需频率瞄准精度为几兆赫数量级，而通信是窄带的，通信干扰所需频率瞄准精度为几赫到几百赫，即频
14、率瞄准精度要求更高。再之，雷达系统的输出终端是显示器，而通信系统在多数情况下其终端判断者是智能的人，所以达到有效干扰更难。通信系统的发射机和接收机通常是在异地配置，通信干扰设备通常只能确定通信发射机的位置，而难以确切地知道通信接收机的位置。因此要实现对通信系统的定向干扰十分困难，为了实现对通信系统的有效干扰，需要的干扰功率更大。(4)对通信网干扰。随着通信系统的网络化，对通信干扰系统面临着更大的挑战。现代通信网是多节点、多路由的，破坏或者扰乱其中一个或者几个节点或者链路，只能使其通信效率下降，不能使其完全瘫痪或者失效。因此，对通信网的干扰与对单个通信设备的干扰有着显著的差别。对通信网的干扰目前
15、还处于起步阶段，有大量的工作需要研究。(5)通信干扰的内涵。对通信信号的干扰的目的可以包含两种不同层面的含义，传统的通信干扰只关心信号层面的干扰，干扰的目的主要是破坏通信系统的信息传输过程，阻止其获取信息，它的重点是破坏通信信号传输的过程。而随着信息对抗技术的发展，人们越来越关心信息层面的干扰，即通信信号携带的信息。这时，人们更关心的是如何破坏其信息处理的过程。 6.1.3通信干扰系统的组成和工作流程通信干扰系统的组成和工作流程1.通信干扰系统的组成通信干扰系统的组成通信干扰系统由通信侦察引导设备、干扰控制和管理设备、干扰信号产生设备、功率放大器、天线等组成，其原理如图6.1-1所示。通信侦察
16、引导设备主要用于对目标信号进行侦察截获，分析其信号参数，为干扰产生设备提供被干扰对象的信号参数、干扰样式和干扰参数，必要时还将进行方位引导和干扰功率管理支持。通信侦察引导设备在干扰过程中的另一个作用是对被干扰的目标信号进行监视，检测其信号参数和工作状态的变化，即时调整干扰策略和参数。通信侦察引导设备通常有独立的接收天线，也可以与干扰发射共用天线。图6.1-1 通信干扰系统组成原理 干扰信号产生设备根据干扰引导参数产生干扰激励信号，形成有效的干扰样式。各种干扰样式和干扰方式的形成都基于干扰信号产生设备，它能够产生多种形式的干扰样式。干扰产生设备形成的信号称为干扰激励信号，它可以在基带(中频)产生
17、干扰波形，然后经过适当的变换(如变频、放大、倍频等)，形成射频干扰激励信号；也可以直接在射频产生干扰激励信号。干扰激励信号的电平通常为0dBm左右，它送给功率放大器，形成具有一定功率的干扰信号。功率放大器是干扰系统中的大功率设备，它的作用是把小功率的干扰激励信号放大到足够的功率电平。功率放大器输出功率一般为几百至数千瓦，在短波可以到达数十千瓦。干扰设备输出的干扰功率与干扰距离成正比，干扰距离越远，需要的干扰功率越大。受大功率器件性能的限制，在宽频段干扰时，功率放大器是分频段实现的，如将干扰频段划分为30100MHz、100500MHz、5001000MHz等。发射天线是干扰设备的能量转换器，它
18、把功率放大器输出的电信号转换为电磁波能量，并且向指定空域辐射。对干扰发射天线的基本要求是具有宽的工作频段、大的功率容量、小的驻波比、高的辐射效率和高的天线增益。提高天线增益和辐射效率、降低驻波比可以提高发射天线的能量转换效率，使实际辐射功率增加，增强干扰效果。干扰管理和控制设备是侦察引导和干扰产生之间的桥梁。它管理和控制整个干扰系统的工作，并且根据侦察引导设备提供的被干扰目标的参数，进行分析并形成干扰决策，对干扰资源进行优化和配置，选择最佳干扰样式和干扰方式、控制干扰功率和方向，以最大限度地发挥干扰机的性能。 2.通信干扰系统的工作流程通信干扰系统的工作流程为了实现对通信信号的有效干扰，必须满
19、足干扰的重合条件。重合条件是指干扰信号与被干扰的通信信号在频域、时域、空域重合，如果其中某个域不重合，将难以发挥其效能。所谓重合是指两者的频率对准、时间一致和方向一致。因此，通信干扰机一般需要通信侦察设备引导，这是其工作的第一阶段，即引导阶段。此时侦察引导设备需要获取通信信号的技术参数，包括目标信号的频率、调制样式、持续时间、通联参数、到达方向等特征参数。干扰机工作的第二阶段是干扰阶段,干扰阶段开始之前,干扰管理和控制设备根据引导设备提供的引导参数，形成干扰决策，然后按照既定的干扰方式启动干扰。此时干扰设备发射在频率、时间、方位上满足重合条件的干扰信号，开始实施干扰。 干扰机工作的第三阶段是监
20、视阶段。在实施了一定时间的干扰后，暂时停止干扰，对被干扰信号进行检测，判断其状态。如果该信号已经消失，则下一阶段将停止干扰；如果该信号转移到其他信道，则下阶段将调整干扰频率；如果该信号存在并且参数没有变化，就继续干扰。在整个干扰机工作过程中，这三个阶段反复重复。下面进一步说明干扰机的工作流程，其过程如图6.1-2所示。 图6.1-2 通信干扰的工作流程 设通信电台A向电台B发出呼叫，B台做出应答。设电台A的呼叫在时刻t0到达干扰机，侦察引导设备对其进行分析处理，得到它的频率、调制样式、带宽、到达方向等相关信息。侦察引导设备根据信号参数判断其网台关系，确定它的接收机的方位，并以此调整干扰波束指向
21、，引导干扰机在时刻t1发射干扰信号。经过一定时间(T=t2t1)的持续干扰，在t2时刻暂停干扰，对目标进行监视，监视时间Tlock=t3t2，查看被干扰信号的状态。如果信号消失，则停止干扰；如果信号没有消失，则在时刻t3重新开始干扰；如果出现新的信号(如B台的应答信号)，则重新进入引导状态，使干扰波束指向B台，开始新一轮干扰。如此不断重复，直到干扰任务结束。6.1.4通信干扰的分类通信干扰的分类通信干扰可以按照不同的方法进行分类，由于分类依据的不同，通信干扰可以有许多种分类方法。1.按工作频段分类按工作频段分类按照通信干扰的工作频段，通信干扰设备可划分为针对超短波通信信号的超短波通信干扰、针对
22、短波通信信号的短波通信干扰、针对微波通信信号的微波通信干扰、针对毫米波通信信号的毫米波通信干扰等。2.按通信体制分类按通信体制分类按通信电台的通信体制分类，通信干扰分为针对长时间工作的固定工作频率的对常规通信信号的干扰、针对跳频通信的跳频通信干扰、针对扩频通信信号的扩频通信干扰、针对通信网信号的通信网干扰等。 3.按照运载平台分类按照运载平台分类按照干扰设备的运载平台，可以将通信干扰划分为地面、车载、机载、舰载、星载通信干扰等。4.按照干扰频谱分类按照干扰频谱分类按照干扰信号的频谱宽度，可以将通信干扰划分为瞄准式通信干扰、半瞄准式通信干扰、拦阻式通信干扰等。5.按干扰样式分类按干扰样式分类干扰
23、样式即干扰信号的形成方式，或用于调制干扰载频的调制信号样式。按干扰样式通信干扰可分为欺骗式干扰和压制式干扰两类。 1)欺骗式干扰在敌方使用的通信信道上，模仿敌方的通信方式、语音等信号特征，冒充其通信网内的电台，发送伪造的虚假消息，从而造成敌接收方判断失误或产生错误行动。2)压制式干扰压制式干扰是使敌方通信设备收到的有用信息模糊不清或被完全掩盖，以致通信中断。根据对目标信号的破坏程度分为全压制干扰、部分压制干扰和扫频干扰。(1)全压制干扰。利用强大的干扰功率实施对目标信号完全压制，使敌接收终端的人、机对信息无法判决和无法通信的干扰，即通信完全中断。 (2)部分压制干扰。部分压制干扰又称破坏性干扰
24、或搅扰式干扰，即利用噪声、语音、音乐、脉冲等干扰样式使敌接收终端的人、机对信息判决制造困难或引起混乱，通信虽未完全中断，但造成通信时间迟滞，接收信息的差错率或误码率提高等。以定频语音通信为例：噪声对语音有极强的遮蔽效应，使语音无法判听；语音和音乐可以使听者发生错误的联想、精力被牵引从而削弱了对语言的判听能力；脉冲可以使听者心情烦乱，精力疲备，工作能力降低从而通信效果降低。(3)扫频干扰。扫频干扰是干扰机的频率在一定频率范围内按照某种规则变化的干扰形式。它是自动化程度较高的干扰方式，它可以在预设的多个信道中反复检测信号，一旦出现预设的通信信号，马上进行扫频干扰。6.1.5通信干扰系统的主要技术指
25、标通信干扰系统的主要技术指标通信干扰系统的主要技术指标如下：(1)干扰频率范围。干扰频率范围是通信干扰系统的重要指标。干扰频率范围一般小于或等于通信侦察系统传统的侦察频率范围。其覆盖范围一般是0.1MHz3GHz，现代通信干扰系统的频率范围已经向微波和毫米波扩展，高端需要覆盖到40GHz。(2)空域覆盖范围。空域覆盖范围反映了通信干扰系统方位和俯仰角覆盖能力。通信干扰系统的俯仰覆盖通常是全向的，方位覆盖范围是全向或者定向的。空域覆盖范围可以分解为方位覆盖范围和俯仰覆盖范围两个指标。(3)干扰信号带宽。干扰信号带宽是指干扰系统的瞬时覆盖带宽。干扰信号带宽与干扰体制和干扰样式有关。拦阻式干扰的干扰
26、信号带宽最大，可以达到几十到几百兆赫兹，瞄准式干扰带宽最小，一般为25200kHz。(4)干扰样式。干扰样式反映了通信干扰系统的适应能力。干扰样式越多，干扰系统的干扰能力越强。干扰样式包括噪声类干扰的窄带和宽带噪声干扰样式，欺骗类干扰样式等。干扰样式应依据被干扰目标的信号种类、调制方式、使用特点以及通信干扰装备的战术使命和操作使用方法等多方面因素来选取。为了能适应对多种体制的通信系统进行干扰，除常用的带限低音频高斯白噪声调频样式外，通信干扰装备一般还有多种干扰样式备用，如单音、多音、蛙鸣等干扰样式。(5)可同时干扰的信道数。可同时干扰的通信信道数是指在实施干扰过程中，干扰信号带宽可以瞬时覆盖的
27、通信信道数目N，它与干扰信号带宽Bj和信道间隔fch有关，两者之间满足关系：chjfBN(6.1-2) (6)干扰输出功率。干扰输出功率是干扰装备体现干扰能力的重要指标。但干扰能力是一个多变量函数，譬如，通信干扰装备总的干扰能力的数学表达式可以写成下面形式： fBAPNjij(6.1-3) 其中，Nj为干扰能力的数学表征量；A为某一个系数，Pj为干扰发射机的输出功率；Bj为干扰带宽；f为干扰载频相对于信号载频的瞄准偏差。由式(6.1-3)可知，干扰发射机的输出功率只是干扰能力的一个方面。为保证一定的干扰能力，增大干扰发射机输出功率与减小干扰带宽(在一定限度内)和降低频率瞄准误差是一样可取的。因
28、此在设计通信干扰装备的时候应该在这些技术参数之间权衡利弊，折中选取。一般情况下，干扰发射机的输出功率根据任务的不同可以有几瓦、几十瓦、几百瓦、几千瓦或更大。6.2 通信干扰体制和基本原理通信干扰体制和基本原理6.2.1通信干扰体制通信干扰体制1.瞄准式干扰瞄准式干扰瞄准式干扰是一种窄带干扰。当干扰频谱与信号频谱的带宽相等或近似相等，在频率轴上的位置以及出现的时间完全重合或近似于完全重合时，该种干扰称做准确瞄准式通信干扰，简称瞄准式干扰。瞄准式干扰的频率关系示意图如图6.2-1所示。瞄准式干扰的功率集中，干扰频带较窄，干扰能量几乎全部用于压制被干扰的通信信号，干扰功率利用率高，干扰效果好。其缺点
29、是一部干扰机只能干扰一个信号，并且需要精确的干扰频率引导，对干扰发射机的频率稳定度要求高。 图6.2-1 瞄准式干扰的频率关系示意图 2.半瞄准式干扰半瞄准式干扰半瞄准式干扰也是窄带干扰。干扰频谱的宽度稍大于信号带宽度，干扰频谱在频率轴上的位置完全覆盖信号，其出现的时间与信号近似于重合的干扰叫做半瞄准式干扰。其干扰信号的中心频率与通信信号频率不一定重合，并且干扰带宽与通信信号可能会部分重合。其干扰的频率关系示意图如图6.2-2所示。 半瞄准式干扰的特点与瞄准式干扰基本相同，但是其干扰功率利用率比瞄准式低。它通常作为一种备用形式，当不能即时得到引导时可以发挥作用。 图6.2-2 半瞄准式干扰的频
30、率关系示意图 3.拦阻式干扰拦阻式干扰拦阻式干扰属于宽带干扰。干扰频谱宽度远大于信号带宽，甚至一个干扰信号可覆盖多个通信信道，且干扰存在时间大于信号存在时间，也就是说在频谱上和时间上都可以同时干扰多个通信信号的干扰叫拦阻式干扰。拦阻式干扰依其频谱形式可分为连续频谱拦阻式干扰、部分频带拦阻式干扰和梳妆谱拦阻干扰。连续频谱控组式干扰的频率关系示意图如图6.2-3所示。 拦阻式干扰不需要精确的频率引导，设备相对简单，可以同时对付多个通信电台。其缺点是干扰功率分散且效率不高。在很多情况下，通信干扰机同时具有瞄准干扰和拦阻干扰能力，以适应各种干扰任务的要求。 图6.2-3 拦阻式干扰的频率关系示意图 6
31、.2.2通信干扰的基本原理通信干扰的基本原理1.通信干扰作用于模拟通信系统通信干扰作用于模拟通信系统1)干扰对话音的影响分析话音通信设备是最常见的模拟通信系统(连续信息传输系统)，话音通信传送的信息是语言和其他声音，话音通信接收系统终端的判决与处理机构是人，人的听力是耳与脑共同感知的结果，包括感受和判断两个过程。因此，当人从干扰的背景下判听话音信号时就必然会受干扰的影响，这些干扰对话音的影响表现在如下几个方面：(1)压制效应。当干扰声响足够强大时，人们无法集中精力于对话音信号的判听；当干扰声响足够大而接近或达到人耳的痛阈时,听者由于本能的保护行动而失去对话音信号的判听能力。(2)掩蔽效应。当干
32、扰声响与话音信号的统计结构相似时，话音信号被搅扰，并淹没于干扰之中，使听者难于从这种混合声响中判听信号。(3)牵引效应。当干扰是一种更有趣的语言，或是节奏强烈的音乐，或是旋律优美的乐曲，或是能强烈唤起人们想往的某种声响时，如田园中静谧夜空下的蛙鸣，狂欢节的喧闹声等，都能使听者的感情引起某种同步与共鸣，听者会不由自主地将注意力趋向于这些声响，从而失去对有用信号的判听能力，这就是牵引效应。在通信接收系统终端，要压制话音信号，所需的声响强度是很大的。实践证明，为了有效地压制话音信号所需的干扰声响强度必须数倍乃至数十倍于信号才行。为了产生这种数倍乃至数十倍于信号的干扰声响，当然并不一定要在通信接收系统
33、输入端产生数倍乃至数十倍于信号的干扰功率，若选择恰当的干扰样式，可以用较小的干扰功率取得较好的干扰效果。 2)干扰作用于调幅通信设备(1)话音调幅信号的频谱。一个话音调幅信号的频谱包含着一个载频和两个边带，其载频并不携带信息，所有信息都存在于边带之中。一个总功率为Ps的调幅信号，如果其调制深度为m(m1)，则其载频与边带之间的功率分配是： 2载频功率边带功率2m可见，至少有一半功率被无用载波所占有。 (2)对话音信号干扰有效的机理。从施放干扰的角度讲，为了对通信造成有效的干扰，并不需要压制其无用的载频，而只需覆盖并压制其携带信息的边带，因此，没有必要发射不携带干扰信息的干扰载波。从另一角度讲，
34、发射调幅干扰则需要发射机工作在有载波状态，这也不利于充分利用干扰发射机的功率。现在假定干扰信号的频谱只有两个与信号频谱相重叠的边带，且没有载波，这样的干扰与有用的通信信号同时作用于通信接收系统，在接收设备解调器的输出端便可得到四种信号，即通信信号的边带与其载频差拍得到的话音信号(有用信号)：干扰边带与通信信号载频差拍得到的干扰声响(干扰信号)；干扰分量之间差拍得到的干扰声响(干扰信号)；干扰边带频谱各分量与通信信号边带频谱各分量相互作用得到的低频干扰声响(干扰信号)。由此可见，在通信接收系统解调输出端所得到的干扰功率为后三部分之和。分析表明，通信接收系统解调输出的干扰功率与信号功率之比是输入端
35、干信比和信号调幅度的函数。只要通信接收系统输入端的干信比不等于零，解调输出端的干扰功率与信号功率之比就总是能够大大高于接收系统输入端的干信比，这就是对话音信号产生有效干扰的关键机理所在。 (3)对调幅设备的最佳干扰是准确瞄准式干扰，当然，在上述简单分析中，我们并没有考虑到载频重合误差的问题。事实上，干扰的中心频率与信号的载频不可能总是对准的，其间存在的偏差值就是载频重合误差，我们用f来表示。当f=0时，干扰频谱可以与信号频谱较好地重合；当f0时，随着f的增加，解调输出的干扰分量将趋于离散，与信号频谱相重叠的部分减少了，对信号频谱结构的搅扰和压制作用就将减弱，所以，对调幅通信设备的干扰以准确瞄准
36、式干扰最好。3)干扰作用于调频通信设备(1)调频通信与调幅通信的差别。调频通信与调幅通信的不同之处在于，调频通信在解调之前，为了抑制寄生调幅的影响增加了一个限幅器；另外，调频通信的解调器是鉴频器。 (2)调频设备的门限效应。一个话音调频的通信信号和一个噪声调频的干扰信号同时通过调频解调器，情况是比较复杂的，精确计算比较困难，只能作定性的说明。由于调频通信设备使用了限幅器，产生了人们熟知的门限效应，也就是说当通信信号强于干扰信号时，干扰受到抑制，通信几乎不受影响。但随着干扰强度的增大，当干扰超过“门限”时，通信接收设备便被“俘获”，这时强的干扰信号抑制了弱的通信信号。当干扰足够强时，通信接收设备
37、只响应干扰信号而不响应通信信号，在这种情况下，通信完全被压制了。因此，在调频通信中，“搅扰”并不多见，“压制”倒是经常发生的。2.通信干扰作用于数字通信系统通信干扰作用于数字通信系统1)数字通信系统的基本特点数字通信系统传输的是数字信息，这些数字信息可能来源于模拟信号或者离散信号。模拟信号经过量化与编码转换为数字信号。不管数字信息的来源如何，当它们在数字通信系统这传输时，其本质上都是一种二进制比特流。原始的二进制比特流进入通信系统后，一般需要经过信源编码与纠错编码处理，转换为一种可满足特定传输要求的二进制比特流(数字基带信号)。数字基带信号实际上是一种按照某种规则进行了编码的二进制序列。在这个
38、序列中，除了包含原始的信息外，还包含有各种同步信息，如位同步信息、帧同步信息、群同步信息等。同步信息对于接收方恢复原始信息是十分重要的。将数字基带信号在数字调制器中进行调制后得到数字调制信号，数字调制信号的基本调制方式包括幅度调制(MASK)、频率调制(MFSK)和相位调制(MPSK)等，此外还有幅度相位联合调制(MQAM)、正交多载波调制(OFDM)等先进的调制方式。在无线通信信道中传输的通信信号通常都是数字调制信号。在通信接收机中，数字调制信号经过解调器解调后，恢复为数字基带信号。数字基带信号经过与发送方相反的译码过程转换为原始数字信息。尽管通信接收机的解调器的形式很多，但是按照其基本原理
39、可以分为两类，一类是非相干解调器，如包络检波器；另一类是相干解调器。两者的主要差别是，非相干解调器不需要本地相干载波就可以实现解调，而相干解调器 必须利用本地相干载波才能实现解调，也就是说后者的解调过程需要载波同步。在对数字调制信号解调后，为了正确和可靠地恢复数字基带序列，解调器必须在正确的时间进行抽样与判决，而正确的抽样时间是由位同步单元保证的。在恢复数字基带信号后，还需要对它进行相应的译码变换处理，才能还原出通信信号携带的原始数字信息。在译码变换过程中，译码器需要利用帧同步或群同步信息等，才能得到正确的结果。2)干扰数字通信系统的可行途径从上面的数字通信系统的工作特点可以看出，干扰信号进入
40、通信系统的有效途径是通信信道。通信接收机从信道中选择己方的发射信号，该信号的参数(如频率、调制方式和参数等)是收发双方预先约定好的。如果信道中存在干扰信号，只要干扰信号的频率落入通信接收机带宽内，通信接收机就允许干扰信号进入接收机。因此，进入通信接收机的干扰信号和通信信号之间的关系是叠加关系。在通信接收机的解调和译码过程中，两者间的这种叠加关系使得干扰信号与通信信号始终处于一种竞争过程。如果干扰获得了优势，那么干扰就有效。否则，干扰就无效或者不能发挥作用。根据数字通信系统的特点，干扰数字通信的可行途径如下：(1)对信道的干扰。它是针对通信系统的解调器的特点施加的干扰。当解调器输入端的干扰信号与
41、通信信号叠加后，包含干扰信号的合成信号会扰乱解调器的门限判决过程，造成判决错误，使其传输误码率增加。各种压制干扰可以用于实施信道干扰，随着解调器输出干信比的增加，解调器输出误码率增加。误码率的增加意味着正确传输的信息量减少和通信线路的效能降低，当误码率达到某一值(如对某一通信系统为0.5时)，我们就认为通信传输过程已被破坏，干扰有效。 (2)对同步系统的干扰。它是针对通信系统的同步系统的特点施加的干扰，其目的是破坏或者扰乱数字通信系统中接收设备与发信设备之间的同步，使其难以正确的恢复原始信息。被破坏或者扰乱的同步环节包括：破坏或者扰乱解调过程中的载波同步或者位同步环节，引起解调输出误码率的增加
42、；破坏或者扰乱译码器的译码过程中的帧同步或者群同步，使译码器输出误码率的增加；破坏或者扰乱某些通信系统的同步码，如帧同步信息、网同步信息等，造成其同步失步，不能恢复信息。虽然多数通信系统在失步之后，可以在短时间内恢复，但有效干扰造成的持续或反复失步仍可使数字通信系统瘫痪。对同步系统的干扰即可以采用压制干扰，也可以采用欺骗干扰。压制干扰主要用于干扰解调过程中的同步环节，欺骗干扰主要用于干扰通信系统的同步码。(3)对传输信息的干扰。它是针对通信系统的传输的信息施加的干扰，它利用与通信信号具有相同的调制方式和调制参数，但是携带虚假信息内容的欺骗干扰，在通信系统恢复的信息中掺入虚假信息，引起信息混乱和
43、判读错误。前两种干扰途径是针对信号传输实施的干扰，相对比较容易实现，因此也是目前通信干扰的主要方式。而对传输信息的干扰的难度比前两种干扰难度大的多，原因是军事通信系统通常对信息进行了加密,而要获得其加密方法和密钥是十分困难的。干扰信号的参数通常与被干扰的通信信号的参数是有关的。分析和实践证明，任何一种与通信信号的时域、频域、调制域特性相近，功率相当的干扰信号进入数字通信接收机都可能搅乱解调器或者编码器的正常工作，从而有效地增加其误码率。一个与通信信号的时域、频域特性相似，功率相当的带限高斯白噪声也可以有效地破坏数字通信系统的工作。 6.2.3有效干扰准则和干扰能力有效干扰准则和干扰能力1.有效
44、干扰的基本准则有效干扰的基本准则通信系统作为一种信息传输载体，有一个传输能力问题，它通常用信道容量描述。在通信系统中，信道容量有三个基本要素，即信道的作用时间T、信道频带宽带B和信道功率裕量P。因此，通常用VTBP表示通信信道空间中的一个体积。这个体积表明了信道能够包容的最大容量，它就是信道容量。任何在这个信道中无失真传输的信号都应该包容在这个体积中。信道中传输信号的时间、带宽和功率构成的信号体积Vs=TsBsPs不能大于信道体积V，才能实现信号的有效传输。类似地，一个有效的通信干扰信号也可以用干扰三要素表示，即干扰的作用时间Tj、干扰带宽Bj和干扰功率Pj。有效干扰的空间体积Vj=TjBjP
45、j不能小于信号体积Vs,同时又不能大于信道体积V。下面分别对有效干扰的几个基本准则进行说明。1)时域准则(1)时域重合性。对于通信侦察系统而言，它对所截获的通信信号缺乏先验知识。也就是说，对信号的出现时间和所携带的信息都缺乏先验知识。所以，为了获得有效干扰，就必须采取尽可能有效的措施保证干扰与通信信号在时间上重合。如果时域跟踪不上，重合不了，就会导致在敌方通信时没有发出干扰，通信方受不到干扰；而在通信停止时又发出干扰，既浪费干扰能量也暴露了自己。(2)时域特征的一致性。时域准则的另一方面是指干扰信号和通信信号在时域特征上的一致性。通信信号和干扰信号都是时间的函数，两者的时域特征不一致时，有利于
46、通信接收机从干扰背景中提取有用信号。所以为了保证干扰有效，就需要尽可能减小两者在时域特征上的差异。一般而言，最佳干扰样式是时域特征最类似的干扰样式。 2)频域准则通信系统传输的信息都是对通信载频信号进行某种调制形成的。调制之后，已调波的带宽展宽了，信息便存在于信号的带宽之中。通信接收系统为了保证通信的可靠性，必须保证信号频谱无失真地通过通信接收系统天线和前端选择电路。通信干扰若想有效，也必须保证干扰与信号有相近似的频域特性，这样才可进入通信接收系统天线和前端选择电路。频域特性的一致性包含两方面的含义：一是干扰信号与通信信号的载频要重合；二是干扰信号与通信信号的带宽要一致。当然，频域特性的载频重
47、合和带宽一致实际上是难以做到的，只能做到“近似”重合和一致。至于近似到什么程度才可以，对不同的信号类型要求也不一样。如对于手工电报，载频重合误差一般不能大于510Hz；对于调幅话音通信，载频重合误差一般不能大于350Hz；而对于调频话音通信，载频重合误差可以取12kHz。通信接收系统的带宽通常总比信号的频谱宽度要大些。所以，最佳干扰的干扰带宽也可以稍大于通信信号频谱宽度，但必须保证不大于通信接收系统的带宽，否则将无法保证干扰信号的全部能量进入通信接收系统的输入端。3)空域准则空域准则是不言而喻的，即干扰功率的辐射空域应覆盖被干扰的通信接收方。当然，辐射干扰功率的天线主瓣方向对准通信接收系统的天
48、线主瓣方向是最理想的。 4)功率准则由于通信接收系统的非线性和有限的动态范围，随着干扰功率的增加，通信信道的传输速率降低，信息损失或误码率增加。无论何种干扰样式的干扰，只要有足够大的干扰功率，即使其时、频、空域的重合度差一些，最终也将导致通信接收系统无法正常工作而使干扰奏效。因此，干扰功率对干扰的有效性是一个关键因素。当信息损失或误码率增加到规定的量值(这个量值通常是根据战术运用准则预先确定的)时，我们就认为这时通信已经被压制了。在这种情况下，通信接收系统输入端的干扰功率与信号功率之比就是压制系数Kj。对于给定的信号形式、通信接收系统设备的特性和干扰样式，所得到的压制系数也只是一个近似值，近似
49、的程度与所采用的“有效干扰”决策准则有关。这些准则在实践中有其客观的真理性，但是运用这些准则在具体事件的判决中也有其主观的随意性。虽然如此，我们仍然可以把压制系数Kj作为有效干扰功率准则的重要特征参数。只有在通信接收系统输入端的干信比达到Kj，信道传输能力降低所造成的信息损失才能增加到“干扰有效”的地步。 5)样式准则通信信号除了作用时间、信号频谱宽度和信号功率电平三项主要表征参数之外，还必须考虑的一个表征参数是干扰样式。干扰样式是干扰的时域和频域的统计特性，常见的干扰样式有白噪声、噪声调频、单频连续波、蛙鸣、脉冲和随机键控等调制方法。由于干扰对接收不同的信号形式的作用原理和特性不同，即使具有
50、同样的功率和时、频、空域重合度，不同干扰样式的压制系数或者说干扰效果也是截然不同的。对干扰方来说，取得最好干扰效果的原则就是选择需要压制系数最小的干扰样式(即最佳干扰)，这就是干扰样式准则。2.通信干扰能力通信干扰能力通信干扰能力包括以下几个方面。1)支援侦察能力通信干扰系统进入工作状态之后，其所属的侦察设备就必须在所覆盖的频率范围内进行不间断地搜索，发现并记录通信信号的活动情况。对干扰的支援侦察能力包括：(1)对常规信号的侦察：在工作频率范围内的任意给定的频段上对目标的常规定频信号进行搜索、截获、分析和记录。(2)对特殊信号的侦察：对各种低截获概率的通信信号，如跳频、直扩和猝发等非常规通信信
