干擾微波頻段的無人機通信鏈路

與雷達探測目標不同,通信系統的目的是將信息從一個地點傳到另一個地點。因此,對通信系統的干擾與對雷達系統干擾有所不同。一個簡單的通信干擾場景如下圖所示:

干擾微波頻段的無人機通信鏈路

其中,接收機接收到的有用信號的功率S=ERPs-Ls+Gr,其中ERPs是有用信號發射機在接收機方向的等效輻射功率(dBm),Ls為鏈路損耗(dB),Gr是接收天線在有用信號發射機方向的增益(dB)。

干擾機的干擾對象是目標接收機,並不是發射機,這與對雷達系統的干擾是不同的,因為通常雷達的發射機與接收機在同一地點。

如果考慮對無人機(UAV)鏈路的干擾,則需要考慮干擾對象。無人機有一條從控制站到無人機的控制鏈路,也叫上行鏈路;它還有一條從無人機到控制站的數據鏈路,也叫下行鏈路。

對控制鏈路的干擾

干擾微波頻段的無人機通信鏈路

控制鏈路是上行鏈路,因此干擾機的干擾目標是無人機,干擾場景如下圖所示,並給出了一些不失一般性的參數假設:控制站的蝶形天線增益為20dBi,旁瓣隔離度為15dB,發射機功率1W;無人機距離地面站20km,無人機的鞭狀天線增益為3dBi。

干擾微波頻段的無人機通信鏈路

當干擾機指向無人機時,目標接收機接收到的有用信號的ERPs:

30dBm+20dB=50dBm;

上行鏈路損耗:

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

干擾距離無人機10km,計算出干擾鏈路損耗:

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

干擾機的EPRj:50dBm+10dB=60dB;

這裡假設無人機上的接收天線是鞭狀天線,在地面站方向和干擾機方向增益相同,從而可以計算出幹信比J/S(dB)=ERPj-ERPs-Lj+Ls=16dB。

對數據鏈路的干擾

干擾微波頻段的無人機通信鏈路

數據鏈路也是下行鏈路,干擾機的干擾目標變為地面站,由於假設地面站採用的是蝶形天線,干擾信號通常從其天線的旁瓣進入,干擾場景如下圖:

干擾微波頻段的無人機通信鏈路

此時,有用信號的ERPs=33dBm,鏈路損耗為132.4dB;干擾機的ERPj=60dBm,地面站在干擾機方向的增益要比無人機所在的主瓣增益低15dB,因此為20-15=5dBi,計算幹信比:

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

一個小問題

干擾微波頻段的無人機通信鏈路

寫到這裡,大家應該發現了一個小問題,也就是圖片中地面站和無人機的頻率為15GHz,而計算時採用的是5000MHz=5GHz。其中圖片和計算來源於David L. Adamy的EW104書籍,書中假設無人機的常用頻率為5GHz,因此是圖片中給出的頻率有誤,計算中是正確的。

如果你對更多應對雷達通信威脅的電子戰感興趣,可以在線查看書籍《EW104:EW Against a New Generation of Threats》,它的中文版是《應對新一代威脅的電子戰》。譯文中該處的圖片也有錯誤,大家留意一下。該書有對下一代威脅雷達和對抗方式的分析,但它的側重還是針對通信威脅和對抗的分析。


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