干扰微波频段的无人机通信链路

与雷达探测目标不同,通信系统的目的是将信息从一个地点传到另一个地点。因此,对通信系统的干扰与对雷达系统干扰有所不同。一个简单的通信干扰场景如下图所示:

干扰微波频段的无人机通信链路

其中,接收机接收到的有用信号的功率S=ERPs-Ls+Gr,其中ERPs是有用信号发射机在接收机方向的等效辐射功率(dBm),Ls为链路损耗(dB),Gr是接收天线在有用信号发射机方向的增益(dB)。

干扰机的干扰对象是目标接收机,并不是发射机,这与对雷达系统的干扰是不同的,因为通常雷达的发射机与接收机在同一地点。

如果考虑对无人机(UAV)链路的干扰,则需要考虑干扰对象。无人机有一条从控制站到无人机的控制链路,也叫上行链路;它还有一条从无人机到控制站的数据链路,也叫下行链路。

对控制链路的干扰

干扰微波频段的无人机通信链路

控制链路是上行链路,因此干扰机的干扰目标是无人机,干扰场景如下图所示,并给出了一些不失一般性的参数假设:控制站的蝶形天线增益为20dBi,旁瓣隔离度为15dB,发射机功率1W;无人机距离地面站20km,无人机的鞭状天线增益为3dBi。

干扰微波频段的无人机通信链路

当干扰机指向无人机时,目标接收机接收到的有用信号的ERPs:

30dBm+20dB=50dBm;

上行链路损耗:

Ls=32.4+20log(20)+20log(5000)=132.4dB;

干扰距离无人机10km,计算出干扰链路损耗:

Lj=32.4+20log(10)+20log(5000)=126.4dB;

干扰机的EPRj:50dBm+10dB=60dB;

这里假设无人机上的接收天线是鞭状天线,在地面站方向和干扰机方向增益相同,从而可以计算出干信比J/S(dB)=ERPj-ERPs-Lj+Ls=16dB。

对数据链路的干扰

干扰微波频段的无人机通信链路

数据链路也是下行链路,干扰机的干扰目标变为地面站,由于假设地面站采用的是蝶形天线,干扰信号通常从其天线的旁瓣进入,干扰场景如下图:

干扰微波频段的无人机通信链路

此时,有用信号的ERPs=33dBm,链路损耗为132.4dB;干扰机的ERPj=60dBm,地面站在干扰机方向的增益要比无人机所在的主瓣增益低15dB,因此为20-15=5dBi,计算干信比:

J/S(dB)=ERPj-Lj+Gj-(ERPs-Ls+Gr)=12dB;

一个小问题

干扰微波频段的无人机通信链路

写到这里,大家应该发现了一个小问题,也就是图片中地面站和无人机的频率为15GHz,而计算时采用的是5000MHz=5GHz。其中图片和计算来源于David L. Adamy的EW104书籍,书中假设无人机的常用频率为5GHz,因此是图片中给出的频率有误,计算中是正确的。

如果你对更多应对雷达通信威胁的电子战感兴趣,可以在线查看书籍《EW104:EW Against a New Generation of Threats》,它的中文版是《应对新一代威胁的电子战》。译文中该处的图片也有错误,大家留意一下。该书有对下一代威胁雷达和对抗方式的分析,但它的侧重还是针对通信威胁和对抗的分析。


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