微波通信中扩频技术运用

1引言

微波通信利用微波作为载波在地面上进行的无线电通信。由于微波通信的环境十分复杂，容易受到各种干扰，为达到良好的通信效果，必须使用具有较强抗干扰性能的扩频通信技术。由于扩频系统使用码周期很长的伪随机码，在一个码周期中具有随机特性，经它调制后的数字信息类似于随机噪声，具有抗干扰能力强、截获率低、多址能力强、抗多径、保密性好及测距能力强等一系列优点，因而应用较为广泛。

2扩频系统

本文分析直接序列扩展频谱系统。直扩系统又称“平均”系统或伪噪声系统，其系统框图如图1所示。用信息码序列d（t）与高速的伪码序列c（t）模二相加（波形相乘），得到一个扩频码流，然后通过扩频码流对载波调制后进行信道传输。由于基带信号的速率远远小于伪码的速率，所以将基带信号调制在为随机码序列中就相当于信号的频谱被拓宽。接收时，在同步条件下，用本地伪码c′（t）与中频信号r0（t）进行时域相乘（模二相加），由于c2（t）1，所以相乘后的信号不再含有伪随机序列成分，将信号恢复到了中频调制信号。

2．1伪随机码

扩频运算是通过伪随机序列还实现的，其中常用的伪随机序列有m序列、Gold序列等等，m序列是最长线性移位寄存器序列，最早应用于扩频通信。Gold序列是由m序列优选对产生的，具有m序列的性质，但是其可以用条数远大于m序列，易于满足多址应用要求。在扩频系统中，对系统质量的影响因素还具有伪码的平衡性。平衡码具有更好的频谱特性，这样码的平衡性与对载波的抑制度有相当密切关系。码不平衡会造成载波泄露，破坏通信系统的保密性，降低其抗侦破能力，在军事微波通信中，要求伪随机码具有良好的平衡性。可以看出，m序列和平衡Gold码均具有良好的自相关性，抗干扰能力强，而且序列的位数很长时，相关性仍然很好，可以把信息频谱展的更宽，增强保密性，这在军事微波通信中有着重要意义。

2．2扩频码的跟踪

码捕获完成后进入跟踪状态，其作用表现在以下三个方面：一是继续减少本地伪码与接收伪码之间的相位差；二是保持锁定状态；三是对同步状态进行监控。本文用码跟踪环（延迟锁定环）来控制本地的时钟相位。捕获后本地伪码与输入码的相位差在一个伪码切扑宽度Tc内，相关网络由两路相关器组成，两路相关器输入的本地伪码的相位差为Δ，分别从码发生器的第n级和第n－1级输出，这里Δ＝Tc。输入信号分别与一个超前Tc／2和一个滞后Tc／2的本地伪码作相关运算，然后经过带通滤波、平方检波，最后相减得到误差函数。误差电压经过环路滤波，送到压控振荡器控制时钟频率的变化。为了提高跟踪精度，本文对于输入的每个码片采样6个点，可以延迟锁定环的误差鉴别函数。本文同128位平衡Gold码，通过开环鉴别函数的图形，可以看出第1465个点处误差值为零，所以此次跟踪点的位置在1465个点上，并且在跟踪点附近，误差函数近似线性，提高锁定精度，有利于环路的稳定。

根据锁相环原理可一直，跟踪范围为［－Δ／2，Δ／2］，由于一个码片内采样6个点，所以此次跟踪范围为第1459点到1465点。由上一时刻的误差来控制压控振荡器的时钟频率，使得这一时刻的误差信号e（t）的值近似为零，即当达到跟踪锁定时，误差信号应该靠近1464点。如果此次的e（t）值仍然较大，即偏离1495点较远，那么将通过此次的e（t）值继续调整振荡器的时钟频率，使得下一周期时刻到来时满足锁定要求。

3结语

本文通过对扩频系统分析，结合微波通信环境复杂，保密性强等等特点，说明了扩频技术在数字微波通信应用的重要性。分析了延迟锁定环，每个码片内采样6个点，提高跟踪精度，同时，还可以给出了详细的误差及跟踪范围，实现了伪码的跟踪，在微波通行中有着实际重要的意义。