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冲激无线电：原理、特色和应用 葛利嘉 摘要介绍冲激无线电的基本概念、原理和特色，讨论冲激无线电在军事通信中的 应用前景． 一、引言 冲激无线电是无线通信领域的新挑战．具有极为重要的军事应用价值，必将引起军事通 信领域的严重关注，对军队的通信、雷达以及其他武器指挥控制系统产生深刻的影响。 Radio)是指采用冲激脉冲(即超 冲激无线电(Ia^pulseRadio)或脉冲无线电(Pulse 短脉冲)作为信息载体的无线电技术。超宽带无线电是指具有很高带宽比(射频带宽与其中 心频率之比)的无线电技术。美国国防高级研究计划局对超宽带定义的特征是相对带宽大于 25％【“。事实上，目前被称作“超宽带”系统的带宽比未必都大于25％，有的在10％左右，但 它已不是常规无线电(基于正弦载波的无线电系统)的概念，而是一种采用冲激无线屯技术 的新型无线电系统(非正弦系统)。 “超宽带”是从信号带宽的角度定义无线电信号，没有指明相应的实现方式。“冲激无 线电”则是从技术实现的角度定义无线电信号。当前，实现超宽带无线电的技术途径是采用 冲激无线电技术，在很多场合，超宽带无线电实际上是指冲激无线电，反之亦然。 二、基本工作原理(纠】 首先以直接序列扩展频谱技术为基础．将信息序列用PN码扩谱(第一次频谱展宽)，但 输出序列不再进行诸如。PsK这样的常规调制，而是直接控制冲激脉冲的发射时间，不再具有 中频和射频的概念，此时发射的信号可看成基带信号(依常规无线电而言)也可看成射频信 号(从发射信号的频谱分量考虑)，这是一种非正弦系统的跳时方式。接收机采用相关接 收。输入脉冲首先通过脉冲相关器，与本地PN码控制的序列相关，然后进行脉冲序列积分， 最后检测判决(例如与零值或静态噪声值比较)。 与常规无线电的系统构成相比，冲激无线电的系统构成县有如下基本特征： (1)不需要产生正弦信号(发射机中的正弦载波信号和接收机中的奉振信号)，直接发 射受信息控制的超短脉冲序列，因而具有很宽的频谱和很低的平均功率。 (2)信息调制的主要方式是用待发射的数字比特控制冲激脉冲的发射时刻，可看成是一 种特殊的跳时技术。这种调制方式通常称为脉冲位置调制或时间调制。 (3)冲檄无线电信号的频谱和中心频率由脉冲波形决定。信号发射可以不限制其频谱 (由于谱密度极低，可以不影响其他系统)，也可采用滤波器限制发射带宽以满足某些特定 的要求． (4)系统结构简单、体积小、成本低．由于直接发射冲激脉冲序列-不需要上、下变 频，因而没有象常规无线电系统中的中频和射频电路。国外的研究表明：脉冲发射机和接收 一5SO— 机前端可集成在一个芯片上，再加上时间基和一个微控制器，就可构成一部超宽带电台。 (5)主要用于短距离的通信。一般在几公里左右。 三、冲激无线电的主要特色 采用冲激无线电的超宽带技术，从根本上避免了常规无线电若干固有缺陷，使其在军事 应用中遇到的难题得到很好的解决。 1．隐蔽无线电信号 无线电波空间传播的“公开性”是无线通信较之有线通信的固有不足，由此引起无线通 信在军事应用中的一系列问题(例如信号被截获、被侦听、被测向定位、被干扰等)。常规 无线系统把要传输的信息调制到连续的正弦波上，难以将信号隐蔽起来，即使采用直接序列 扩谱技术，由于受到多种因数的限制，其信号的隐蔽程度也难以令人满意。超宽带无线电的 射频带宽可达lOHz以上，且平均功率在毫瓦级，在射频带宽内可容许其他窄带信号存在而不 会造成干扰．因此，信号被隐蔽在环境噪声和其他信号中，难以检测。例如，美国国防部有 关机构对一种超宽带电台的要求之一是：在距发射源30米范围外，信号就不会被检测到．而 通信距离却达到10公里。在通信过程中，对几十米外而言．犹如处于“无线电静默”状态。 可见．这种技术具有隐蔽传输无线信号的能力。 2．提高抗干扰性能 超宽带无线电具有比实际扩谱系统高得多的处理增益，例如．可将8KHz的话音信号扩展 为1GHz的发射信号。事实上，对于一些直接序列扩谱系统，要做到很高的处理增益是很困难 的，特别是高数据速率系统，要提高处理增益就更为困难。例如，对于El速率 (2048kpbs)，扩谱因子(射频带宽与基带带宽之比)为30时，其射频带宽大于60Ⅻz， 这在工程