仝 僑,張 虎
(西安電子科技大學電子信息攻防對抗與仿真重點實驗室,陜西西安 710071)
隨著科技進入數字通信時代,但模擬通信仍發(fā)揮著重要作用,例如無線電通信[1]及廣播等。在無線電通信系統(tǒng)中,幅度調制(AM)信號由于自身的特點,信號產生較為簡單,且設備價格低廉,至今AM仍廣泛應用于無線電通信中。特別是軍事方面,針對敵方無線通信進行干擾,需要選擇出一種可以產生最佳干擾效果的信號[2]。
在AM通信信號[3]解調時,通常使用非相干解調器。AM信號的包絡解調器模型,如圖1所示。
圖1 AM信號的包絡解調器模型
設AM信號為
式中,A是信號幅度,ω0是信號的載波頻率,φ0是初始
相位,m(t)是基帶調制信號。
干擾信號為
式中,J(t)是干擾信號的包絡;ωj是中心頻率;φj(t)是相位函數。
為便于分析,設φ0=0,且假設干擾信號可通過接收機通帶而不被抑制。不考慮噪聲的影響,則進入接收機的合成信號為
利用三角恒等式,可將式(3)改寫為
其中,R(t)是合成信號的瞬時包絡,θ(t)是瞬時相位。則R(t)和θ(t)分別為
由于非相干解調使用的包絡檢波器是非線性器件,其特性與信號幅度有關,因此其輸出與干擾和信號的相對幅度比有關。因此,下面根據干擾和AM信號的幅度大小關系分別進行分析。
干擾大于信號時[4],理想包絡檢波器輸出為
圖2給出了干擾大于信號的條件下,4種干擾信號對AM通信信號的干擾效果[5]。所用的AM通信信號載波頻率為10 MHz,時寬為10μs。由于對AM通信信號采用瞄準式干擾,所以干擾信號為窄帶信號,4種干擾信號的頻率為AM信號載波頻率10 MHz,帶寬為1 MHz,干擾信號的幅度為AM信號幅度的3倍。其中,圖2(a)為AM通信信號;圖2(b)為無干擾解調后的信號;圖2(c)為采用的單音干擾,干擾信號頻率為5 MHz,輸出干信比為10.5 dB;圖2(d)為AM 干擾,輸出干信比為12.9 dB;圖2(e)為DSB干擾,輸出干信比為9.7 dB;圖2(f)為FM干擾[6],輸出干信比為15.7 dB。
圖2 4種干擾信號的干擾效果比較
干擾小于信號時,理想包絡檢波器的輸出為
從式(10)中可看出,瞬時包絡中的第一項是信號分量,后兩項是干擾分量。
圖3給出了干擾小于信號的條件下,4種干擾信號對AM通信信號的干擾效果[7]。所用的AM通信信號載波頻率為10 MHz,時寬為10μs。4種干擾信號的頻率為AM信號載波頻率10 MHz,帶寬為1 MHz,干擾信號幅度為AM信號幅度的1/2。其中,圖3(a)為采用的單音干擾,由于干擾信號頻率等于AM信號載波頻率,單音信號不具有干擾效果;圖3(b)為AM干擾,輸出干信比為3.5 dB;圖3(c)為DSB干擾,輸出干信比為4.2 dB;圖3(d)為 FM干擾,輸出干信比為7.8 dB。
圖3 4種干擾信號的干擾效果比較
圖4給出了干擾信號的幅度與輸入、輸出干信比[8]的關系圖4(b)中AM干擾曲線與DSB干擾曲線重合。由此可估算出,輸出干信比與輸入干信比的關系,在輸入干信比一定的情況下,輸出干信比分別為0.5、4、4 倍的輸入信噪比。
圖4 干擾信號幅度與干信比的關系
由于非相干解調使用的包絡檢波器是非線性器件,其特性與信號幅度有關,因此其輸出與干擾和信號的相對幅度比有關。為有效干擾AM通信信號,要求干信比>6 dB。當干擾大于信號時,在輸入干信比相同時,輸出干信比均較大。所以,對于單音干擾、AM干擾、DSB調制干擾和FM干擾,無論使用哪種干擾樣式,均不能正確解調出AM通信信號,4種干擾信號也均會有較好的干擾效果;而當干擾小于信號,且在輸入干信比相同時,只有DSB干擾和FM干擾信號的輸出干信比滿足要求,但DSB干擾要求有較高的峰值功率,所以AM信號干擾的最佳樣式是窄帶噪聲調頻干擾,即FM干擾信號。
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