现代战争条件下,电子对抗与反对抗的对立日趋激烈，导致战场空间的电磁环境信号空前复杂、密集且相互交迭。这就对通信装备的抗干扰性能提出了越来越高的要求。

    现有的抗干扰测试技术，并没有针对单台通信装备的快速测试手段和设备。这对实现各种短波通信装备平时和战时的抗干扰性能检测和技术保障，以确保作战使用性能，保持通信装备的完好性产生了严重的影响[1]。在部队调研中发现，对通信装备抗干扰性能测试主要存在以下一些问题[2-4]：
    (1) 对通信装备抗干扰性能指标的测试是在理想信道的假设前提下进行的，没有进行战场环境的抗干扰测试。
    (2)对通信装备性能指标的测试重视定频，轻视跳频，或者缺少跳频性能测试手段。
    (3)对通信装备抗干扰性能的测试缺乏快速有效的手段。
    综合上述问题，对通信装备所处的电磁环境进行数字建模和仿真，研制相应的干扰信号环境合成模拟器，对通信装备抗干扰性能做出快速、有效评估，便显得十分迫切[5]。
1 短波通信装备面对的主要干扰
    短波通信装备需要面对的干扰主要包括其本身产生的干扰、自然干扰、组网运行时产生的干扰以及人为干扰。前三者是客观存在的，只能通过技术上的措施加以削弱。人为干扰则可以消除或削弱，在通信中，要对抗的主要就是这些故意的人为干扰[1]。
1.1 跟踪式干扰
    跟踪干扰是在对信号进行截获、分选、分析的基础上，确定干扰对象，引导干扰发射机发射瞄准式干扰的一种干扰方式。这种干扰方式对跳频通信的威胁很大，这就要求通信方能以尽可能高的速率进行跳频，以减少干扰方在每跳上的干扰时间百分比。
1.2 宽带阻塞式干扰
    由于跳频频带较宽，因此全频段干扰时要求很大的干扰功率，在战术运用上一般把整个频带分为几十频段，采用部分频带干扰[2]。
2 抗干扰性能研究的理论基础
    由于短波通信频谱十分拥挤，长期以来，人们总是想办法使信号所占频谱尽量的窄。但是有的短波通信装备(例如短波跳频电台)却占据了很宽的频谱，这可以用信息论与抗干扰理论的基本观点加以说明[2]。
    Shannon在其信息论中得到有关信道容量的公式：
   
    式中：C为信道容量，W为频带宽度，P为信号功率，N为白噪声功率。
    式(1)表明，在保持信息传输速度C不变的条件下，可以用不同的频带宽度N和信噪比P/N来传输信息。如果增加频带宽度，就可以在较低信噪比的情况下用相同的信息速率以任意小的差错概率传输信息，甚至在信号被噪声湮没时，也可以相应地增加信号带宽来保持可靠通信。这说明了跳频通信的优越性，即用展宽频谱来换取信噪比的改善。

    式(3)说明对于传输一定宽?驻F的信息来说，信噪比和带宽是可以互换的，它同样证实了可以利用增加带宽的方法来换取信噪比改善这一客观规律。这就是调频电台抗干扰研究的理论依据。
3 复杂电磁环境通信测试研究
3.1 复杂电磁信号产生技术
    复杂电磁环境信号比较多元，以梳状干扰信号、可变跳速信号和定频调制信号产生为例介绍其产生技术。
　 (1) 梳状谱信号的产生
　 梳状谱信号采用数字调制和波形削波的方式产生，其方框图如图1所示。

　 (2) 可变跳速跳频控制器
    实现跳速可变常用的方法主要有两种：一种是在时钟频率一定的情况下，控制每跳时钟的个数；另一种方法是每跳时钟的个数一定，控制时钟的频率。由于数据组跳需要有与跳信号同步的时钟，因此最常用的是前一种方式，如图2所示。

　 因此，只要根据空中数据速率的要求产生相应的时钟频率，并控制每跳时钟的个数，就可以实现跳频速率的可变。
    (3) 多模式调制器
    通常使用一个旋转箭头在水平轴上的投影可以更加有效地描述一个(实)调制信号，如下式：
    
3.2 复杂电磁环境下通信测试研究
    复杂电磁环境下通信测试的关键是根据不同的干扰信号确定不同的测试策略，这里主要应用了比对法测试，即与理想环境下的关键通信指标进行比较，分析不同干扰条件对通信指标的影响。一般步骤如下:
      (1) 针对不同的干扰制式，定义信干比。
　   (2) 采用比对法测试，重点研究频谱测试方法及相关的算法，针对的测试指标包括：发射功率、频率、调制参数、跳频参数等。
　   (3) 采用比对法测试，接收机性能测试，主要是通信装备在不同的工作模式下，针对不同的干扰制式，下列指标会发生变化：信纳德、灵敏度、静噪灵敏度、接收概率、同步概率等。
4 系统设计
    该测试平台包括上位机和主机两个部分。其中，主机是测试平台的信道模拟和电台测试设备。上位机与主机之间通过USB通信接口连接。上位机是运行平台控制软件的计算机(一般为便携式计算机)，通过USB接口对主机进行控制，图形化模拟显示电磁环境，实时获取和分析数据，显示测试状态和测试结果，并提供数据管理和分析功能。
    平台总体框图如图4所示。系统由两条电缆与被测短波电台相连接，分别连接电台射频口和电台音频口。系统核心部分包括：信号混合网络和干扰环境模拟。信号混合网络按照各种信号要求的干信比对信号进行加权合成，合成后的信号作为激励源回放到被测电台对其进行测试激励。干扰环境模拟首先实现三种常见的干扰类型：跟踪干扰、阻塞干扰和多径干扰。

　系统的其他部分包括波形采集通道、波形回放通道、主控单元和音频模块。波形采集通道采用高速集成的采样数字化电路，覆盖短波电台的频段范围；波形回放通道把混合信号网络合成的波形回放为模拟波形；主控单元自动控制抗干扰测试流程，主控单元还要负责接收上位机的控制命令和测试结果的上传显示；音频模块产生包括音频产生和音频分析功能。
4.1 系统的软硬件设计
    系统的软硬件设计借鉴软件无线电技术的理论和实际应用的成功经验，采用如图5所示的硬件结构，以满足抗干扰测试的要求。

    研究软硬件的系统级设计，辅以仿真验证、板级验证的方法，采用的主要技术措施如下：
    (1)波形采集通道和波形回放通道采用高速A/D和D/A，可实现信号的全数字化处理，使得抗干扰测试平台具有可扩展性和灵活性。
    (2)信号处理部分在以FPGA为物理载体的片上系统SoC(System on Chip)上设计与实现。在FPGA中实现具有不漂移、不老化、工作可靠、可自检、可编程、精度高等优点。FPGA采用硬件描述语言进行设计，在设计阶段即可对电路模型进行功能和时序仿真，保证所设计的电路满足要求[6]。此外FPGA可以提供许多硬件底层的可重构能力。特别是当测试算法需要变化和升级时，FPGA器件可以很好地实现系统在线升级。
    (3) 存储阵列单元可使用目前比较成熟的SDRAM器件。SDRAM一般用在需要大量非易失性存储器且对成本敏感的应用中，即SDRAM相对便宜，但需要进行行刷新、行打开管理、延时及其他操作。
　(4) 上位机软件设计方案。上位机软件采用人机交互的模式，主要实现如下的功能：
　①在定频通信模式下主要进行邻信道、中频、镜频干扰和阻塞干扰。
　②在跳频模式下进行扫频、碰撞、阻塞和梳状干扰。
4.2 测试平台主机设计
4.2.1 主机设计方案
　测试平台的主机实现信道模拟和性能指标的测试，包括下列功能模块[7-8]：
　(1) 发信机接口模块：完成发信机的控制，音频激励、以及定频和跳频信道跟踪和功率测量功能。
　(2) 宽带噪声干扰模块：实现有色或无色宽带噪声干扰源；
　(3) 常规干扰模块：实现窄带、扫频、碰撞、阻塞、梳状等干扰源，多个模块可实现干扰组合，最多可插4个常规干扰模块；
　(4) 功率合成模块：完成信号和干扰的功率合成以及幅度控制，产生指定信干比信号，并输出到接收机；
　(5) 收信机接口模块：实现上位机接口和通信、平台主机的控制、收信机波形采集和信号分析等功能；
　(6) 背板模块：完成标频、电源电路和板间通信等功能。
    测试平台主机设计为便携式设备，内部采用背板和插卡式结构，功能模块各采用一块板卡实现，通过背板模块的总线互连。组成框图如图6所示。

    各种干扰模块主要采用大容量FPGA+高速DAC方案实现，其功能实现框架图如图8所示。设计使用FPGA内部NCO等功能，实现指定频率和带宽的窄带或宽带、定频或跳频干扰源。各个干扰模块受控于背板模块，可单独开启和关闭。

    音频信号分析功能采用DAQ+DSP方案实现。能实时分析收信机的音频性能，并采用虚拟示波器的方式显示在上位机。
4.2.2 上位机软件设计方案
    上位机软件采用人机交互的模式，主要实现如下的功能：
　 (1)在定频通信模式下主要进行邻信道、中频、镜频干扰和阻塞干扰。
　 (2)在跳频模式下进行扫频、碰撞、阻塞和梳状干扰。
　  短波通信装备抗干扰性能测试平台可实现针对短波通信装备抗干扰性能指标的快速、智能化测试。以片上系统的方式实现干扰环境模拟和信号混合尚属首创。采用高速数字信号处理技术实现短波通信装备抗干扰性能的软件化测试，并可通过软件重构适应新的测试需求。该平台的研制和推广应用，必将有效提高我军抗干扰通信装备技术保障能力，更好更快地适应通信装备的不断发展，对于保证通信装备的完好性、提高战斗力具有重要的意义。
参考文献
[1] 朱丽娟. 短波差分跳频电台的抗干扰性能[J]. 舰船科学技术,2008,30(2):68-71.
[2] 李国建, 张海勇.短波跳频电台抗干扰性能[J]. 火力与指挥控制，2004(29):30-33.
[3] 朱昱,刘树文, 甄涛,等. 信息攻击对导弹作战效能的影响研究[J]. 火力指挥与控制，2004(29):33-35.
[4] 杨红娃. 无线通信网干扰有效性准则初探[J]. 中国电子科学研究院学报,2010(2):165-168.
[5] 陈国龙, 张德运, 王晓东.通信网络可靠性评估的一种算法[J]. 小型微型计算机系统,2000,21(12):1248-1251.
[6] 李飞飞, 苏延川, 王鹏. 基于DSP的FPGA配置方法研究与实现[J]. 现代电子技术,2011,34(24):60-62.
[7] 雒宝鹏, 王仲生, 张鹏程. 干扰方针测试平台的设计与实现[J]. 计算机测量与控制,2007,15(7):876-879.
[8] 常海.短波通信同步干扰分析[J].信息技术,2012(2):30.