跳頻技術(shù)在超短波無線通信中的應(yīng)用

1、跳頻技術(shù)在超短波無線通信中的應(yīng)用應(yīng)用技術(shù)I跳頻技術(shù)在超短波無線通信中的應(yīng)用何(陜西省公安邊防總隊(duì)盈陜西西安710086)【摘要作為一種擴(kuò)頻通信技術(shù),跳頻技術(shù)擁有許多技術(shù)優(yōu)點(diǎn),非常適合應(yīng)用于超短波無線通信.本文著重介紹了跳頻技術(shù)在超短波無線通信中的應(yīng)用分析了這一應(yīng)用的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)和所涉及的關(guān)鍵技術(shù),最后闡述了這一技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀及未來的發(fā)展趨勢(shì).關(guān)鍵詞跳頻超短波通信中圖分類號(hào):TN85l文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1009914X(2010)140314021超短波無線通信超短波無線通信利用1lOm波長(zhǎng)的電磁波進(jìn)行視距通信傳輸,由于其波段位于30300Miiz是高頻段,故也稱甚高頻通信.由于高頻電磁波地面

2、吸收大,大氣電離層不能反射,只能以直線方式傳輸,一般傳輸距離不大于50km,所以,超短波通過中繼方可長(zhǎng)距離傳輸.超短波通信有以下幾方面特點(diǎn):超短波通信利用視距傳播方式,比短波天波傳播方式穩(wěn)定性高,受季節(jié)和晝夜變化的影響小.天線可用尺寸小,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,增益較高的定向天線.這樣就能使用小功率發(fā)射機(jī).頻率較高,頻帶較寬,能用于多路通信.調(diào)制方式通常用調(diào)頻制,可以得到較高的信噪比,因而通信質(zhì)量比短波好.超短波通信直主要應(yīng)用于軍事通信領(lǐng)域,它在飛機(jī)和地面通信戰(zhàn),飛機(jī)和海上艦船以及飛機(jī)和飛機(jī)之間使用,是航空通信的重要手段.2跳頻技術(shù)應(yīng)用干超短波通信跳頻通信即頻率跳變的擴(kuò)展頻譜通信,它利用偽隨機(jī)碼序列來離散地

3、控制射頻載波振蕩器的輸出頻率,使發(fā)射信號(hào)的頻率隨偽隨機(jī)碼的變化而跳變.作為擴(kuò)頻通信的一種方式,跳頻通信技術(shù)最突出的優(yōu)點(diǎn)是抗干擾性強(qiáng),因此將其應(yīng)用于超短波無線通信中,非常適合用于軍事領(lǐng)域.如果跳頻速率達(dá)到每秒5000跳,則目前的跟蹤式干擾機(jī)便失去效力.21技術(shù)優(yōu)點(diǎn)(1)保密性強(qiáng)跳頻載波的快速跳變,使得敵方難以截獲信息.即使被截獲了部分載波頻率,由于跳頻圖案的偽隨機(jī)性,敵方難以預(yù)測(cè)跳頻系統(tǒng)下一跳要跳到哪一個(gè)頻點(diǎn)上當(dāng)跳頻速率足夠高時(shí),敵方很難跟蹤.從而提高戰(zhàn)場(chǎng)的超短波通信的保密性.(2)抗干擾能力強(qiáng)跳頻通信系統(tǒng)能夠抗寬帶阻塞式干擾,跟蹤式干擾.當(dāng)然這些抗干擾能力是有一定條件限制的,如只有在頻點(diǎn)數(shù)目足

4、夠多和跳頻范圍足夠?qū)挄r(shí)才能抗頻帶阻塞式干擾,只有在跳頻速率足夠快時(shí)才能抗跟蹤式干擾.(3)易于多址通信應(yīng)用跳頻通信可以很容易地組建一個(gè)多址網(wǎng)絡(luò),利用跳頻圖案的正交性,可構(gòu)成跳頻碼分多址系統(tǒng),網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的各個(gè)用戶都被分配了一個(gè)互不相同的地址碼.每個(gè)用戶只能接收其他用戶針對(duì)其地址碼發(fā)送來的信息,對(duì)發(fā)送給其他用戶的信息,則不會(huì)解調(diào)出來.(4)抗多路徑能力好跳頻之所以能抗多徑,是因?yàn)榧僭O(shè)到達(dá)接收機(jī)的信號(hào)有兩條路徑,一條為直射波,一條為反射波,兩者有一定的時(shí)延差,在折射波到達(dá)接收機(jī)時(shí),如果接收機(jī)的頻率已跳到別的頻率上了,則它就不會(huì)受到后到的折射波的干擾了,達(dá)到抗多徑的效果.綜上所述,跳頻技術(shù)在超短波無線通信

5、中的應(yīng)用會(huì)使通信變得具有抗干擾性,隱蔽性,能夠?qū)崿F(xiàn)碼分多址等特點(diǎn).2.2跳頻圖案用來控制載波頻率跳變的地址碼稱為跳頻序列.工程上常用的偽隨機(jī)碼主要有:m序列,GOLD碼,M序列及RS碼等.序列中的每一個(gè)元素,對(duì)應(yīng)于跳頻頻率集合中的一個(gè)頻率.在跳頻序列的控制下,載波頻率隨機(jī)跳變的規(guī)律稱為跳頻圖案根據(jù)具體使用環(huán)境對(duì)系統(tǒng)的保密性,抗干擾性,抗多途等的要求,超短波通信系統(tǒng)中的跳頻圖案設(shè)計(jì)應(yīng)注意一下幾點(diǎn):(1)跳頻圖案應(yīng)具有較大的隨機(jī)性和線性復(fù)雜度,以使敵人不能利用已有傳輸頻率跳變信息來預(yù)測(cè)后面的跳頻規(guī)律,從而提高保密性和抗干擾性(2)良好的隨機(jī)性,每一個(gè)跳頻圖案都可以均勻地使用所有的頻隙,從而實(shí)現(xiàn)最大

6、的處理增益(3)良好的平衡性,即各頻率在一個(gè)周期中的出現(xiàn)次數(shù)基本相同,以其有良好的抗干擾性能:314l科技博覽(4)優(yōu)良的漢明相關(guān)性,任意兩個(gè)跳頻圖案在任意相對(duì)時(shí)延下頻率重合次數(shù)盡可能地少:(5)為了有更多的跳頻圖案以提供用戶使用,實(shí)現(xiàn)多址通信,要求跳頻圖案集合中的序列數(shù)目盡可能多:(6)寬的跳頻間隔,即要求在相鄰的跳頻時(shí)隙里發(fā)射的兩個(gè)載波的頻率間隔大于某個(gè)規(guī)定的值,以利于抗干擾以及衰落:(7)跳頻圖案的產(chǎn)生電路要簡(jiǎn)單.目前常用的調(diào)頻序列23同步技術(shù)對(duì)跳頻超短波無線通信系統(tǒng)來說,同步就是收,發(fā)兩端的頻率必須具有相同的變化規(guī)律,即每次跳變頻率上有確切嚴(yán)格的對(duì)應(yīng)關(guān)系.具體而言,要求做到以下兩點(diǎn):一

7、是使表示接收機(jī)的跳頻圖案與發(fā)射機(jī)跳頻圖案相一致,這樣才能通過混頻器來完成解跳.二是提取接收信號(hào)的載波頻率,用它對(duì)接收信號(hào)作相關(guān)檢測(cè),解調(diào)信息.同步系統(tǒng)設(shè)計(jì)的好壞不僅關(guān)系到系統(tǒng)性能的優(yōu)劣,而且直接涉及到系統(tǒng)是否能夠正常工作,是否能夠發(fā)揮跳頻系統(tǒng)應(yīng)有的作用,因此對(duì)同步有以下一些要求:同步建立的時(shí)間要快:同步系統(tǒng)自身要有較強(qiáng)的抗干擾能力:同步信號(hào)要有較強(qiáng)的隱蔽性和抗偵察假冒能力:同步能夠滿足系統(tǒng)的組網(wǎng)要求,再同步能力要求.同步技術(shù)的基本方法跳頻同步是指收發(fā)雙方的跳頻速率和跳頻圖案的同步,建立收發(fā)同步之前,收端要獲得有關(guān)發(fā)端的跳頻速率和跳頻圖案等同步信息.根據(jù)同步信息傳遞及獲取方式的不同,有以下基本同

8、步方法:獨(dú)立信道法,插入特殊碼字同步法,同步字頭法,參考時(shí)鐘法,步進(jìn)串序搜索法,自同步法,匹配濾波器法等.跳頻通信系統(tǒng)的同步應(yīng)包含有:(1)頻率同步,使發(fā)送信號(hào)和接收本地信號(hào)之差落在中頻窄帶濾波器的通帶內(nèi)(2)跳頻圖案同步,跳頻接收機(jī)本地載頻隨時(shí)間t跳變的圖案必須與發(fā)送端跳頻圖案相同.(3)跳頻碼元同步,跳頻通信收發(fā)兩地跳頻速率和起始相位應(yīng)在允許的范圍內(nèi),即小于1/2碼元.(4)失步檢測(cè)判決,能及時(shí)準(zhǔn)確地判定通信系統(tǒng)的失步.跳頻系統(tǒng)在每次通信之前,發(fā)方電臺(tái)首先根據(jù)自己的本地時(shí)鐘確定當(dāng)前發(fā)送同步信息的頻率集合,在此頻率集合中按一定的次序,一定的規(guī)則發(fā)送若干次TOD(TimeoftheDay)信息

9、,TOD信息表示了發(fā)方電臺(tái)的跳頻圖案的當(dāng)前狀態(tài).此部分用于實(shí)現(xiàn)收發(fā)雙方電臺(tái)的初始同步,接著再發(fā)送語音或數(shù)據(jù)信息,實(shí)現(xiàn)一次完整的通信,一個(gè)完整的同步數(shù)據(jù)幀格式如圖1所示:圖1同步數(shù)據(jù)幀格式2.4應(yīng)用狀況超短波跳頻通信技術(shù)具有比較強(qiáng)的抗干擾能力,是特別適合于軍事領(lǐng)域的通信手段.它符合了現(xiàn)代信息戰(zhàn)爭(zhēng)中電子對(duì)抗的需求,因此在現(xiàn)代軍事通信中成為重要的通信手段.在海灣戰(zhàn)爭(zhēng)中,多國(guó)部隊(duì)就大量的使用了采用跳頻通信技術(shù)的通信設(shè)備.目前,超短波電臺(tái)跳頻系統(tǒng)基本跳速是500跳/秒每秒數(shù)千跳的電臺(tái)也已經(jīng)問世,預(yù)計(jì)未來十年,跳頻電臺(tái)的發(fā)展可以達(dá)到每秒幾萬甚至幾十萬,上百萬跳.目前的超短波跳頻系統(tǒng)的同步時(shí)間基本在幾百毫秒

10、的水平,今后也必將越來越短.同步時(shí)間越短,信息被敵方發(fā)現(xiàn),截獲和測(cè)向的概率越低,通信的保密性,隱蔽性也就越好.因此隨著超短波跳頻無線通信技術(shù)的發(fā)展與提高,通信的抗干擾性和隱蔽性也會(huì)隨之增強(qiáng),其在軍淺談三相異步電動(dòng)機(jī)過熱原因與維護(hù)代艷峰陳健(1.2義馬煤業(yè)集團(tuán)孟津煤礦有限責(zé)任公司機(jī)電科技術(shù)員河南義馬472300)應(yīng)用技術(shù)啊I摘要電動(dòng)機(jī)過熱是電動(dòng)機(jī)損壞的一個(gè)重要原因.對(duì)三相異步電機(jī)發(fā)熱原因進(jìn)行詳細(xì)的分析,是保證電動(dòng)機(jī)能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)的必備措施.本文主要就電動(dòng)機(jī)正常發(fā)熱,異常發(fā)熱原因及維護(hù)方法作了簡(jiǎn)單闡述.關(guān)鍵詞異步電動(dòng)機(jī)發(fā)熱原因維護(hù)中圖分類號(hào):TM32文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1009914X(2010

11、)140315-O1引言在煤礦水泵,風(fēng)機(jī),絞車,皮帶及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)都離不開電機(jī),三相異步電動(dòng)機(jī)是煤礦企業(yè)的主要拖動(dòng)設(shè)備,也是使用最廣泛的電動(dòng)機(jī),具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,價(jià)格低廉,維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn),所以討論三相異步電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱原因與維護(hù).有目的地進(jìn)行防范,對(duì)縮短故障處理時(shí)間,降低電機(jī)事故率,提高經(jīng)濟(jì)效益,促進(jìn)煤礦安全生產(chǎn)有著重要的意義.1電動(dòng)機(jī)發(fā)熱原因三相異步電動(dòng)機(jī)發(fā)熱的原因是多方面的,也是較復(fù)雜的,一般分為正常發(fā)熱與異常發(fā)熱兩個(gè)部分.1.1電動(dòng)機(jī)的正常發(fā)熱原因正常發(fā)熱主要來自各種正常損耗以及非穩(wěn)態(tài)運(yùn)行發(fā)熱,各種正常損耗有:隨電流的平方而變化的定子,轉(zhuǎn)子銅損耗:由磁滯和渦流造成的定子,轉(zhuǎn)子鐵損耗:由軸承的

12、磨擦及繞線型電機(jī)中電刷與集電環(huán)的磨擦所引起的機(jī)械損耗:由定子磁通中的高次諧波在轉(zhuǎn)子里感應(yīng)電流所產(chǎn)生的銅損耗等.電動(dòng)機(jī)的非穩(wěn)態(tài)運(yùn)行包括啟動(dòng),制動(dòng),反轉(zhuǎn)等,發(fā)熱主要是與電流有關(guān)的銅損所引起非穩(wěn)態(tài)過程中電機(jī)的電流都大大地大于穩(wěn)態(tài)運(yùn)行的電流.啟動(dòng)時(shí),繞線型異步電動(dòng)機(jī)一般在轉(zhuǎn)子回路中串有啟動(dòng)電阻,這時(shí)轉(zhuǎn)子回路中的大部分損耗都在電機(jī)外部,而籠型電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流很大,且損耗發(fā)熱都加在電機(jī)本身,因而發(fā)熱程度要比穩(wěn)態(tài)時(shí)嚴(yán)重的多.制動(dòng)時(shí)除電機(jī)本身消耗的能量外還要供出一部分額外的能量,使電動(dòng)機(jī)由動(dòng)態(tài)到靜態(tài)這部分能量也轉(zhuǎn)化為電動(dòng)機(jī)發(fā)熱.反轉(zhuǎn)時(shí),是以改變相序的方法使電動(dòng)機(jī)從正轉(zhuǎn)到轉(zhuǎn)速為零倒反轉(zhuǎn)的過程,電機(jī)發(fā)熱尤為厲害.

13、據(jù)統(tǒng)計(jì),空載情況下,電機(jī)在啟動(dòng),反接,制動(dòng)時(shí)的電流發(fā)熱量關(guān)系為1:3:4,因此,對(duì)經(jīng)常在非穩(wěn)態(tài)運(yùn)行的電機(jī)要充分考慮到其發(fā)熱情況,對(duì)啟動(dòng),制動(dòng),反接的合閘次數(shù)要作出明確的規(guī)定.12電動(dòng)機(jī)的異常發(fā)熱原因1,三相定子繞組連接錯(cuò)誤(1)若將三相定子繞組為星形(Y)接法的電動(dòng)機(jī)誤接為三角形使用,則使三相定子繞組實(shí)際承受的電壓超過其額定電壓,結(jié)果使三相定子繞組中的電流也相應(yīng)增大,造成電動(dòng)機(jī)的過熱損壞.(2)如將三相定子繞組中的一相繞組接反時(shí),會(huì)造成三相定子繞組的電壓和電流出現(xiàn)嚴(yán)重不平衡,接反的一相繞組首先損壞.對(duì)于兩種錯(cuò)接三相定子繞組的情況是不允許出現(xiàn)的.這種情況主要發(fā)生于檢修之后對(duì)三相定子繞組進(jìn)行重新連

14、接的過程中.因此,一般都應(yīng)經(jīng)過認(rèn)真的檢查或試驗(yàn),防止上述情況的發(fā)生.2,電源電壓過高或過低如果電動(dòng)機(jī)三相實(shí)際電源電壓高于該電動(dòng)機(jī)的額定電壓值或超過其允許的波動(dòng)范圍,電動(dòng)機(jī)的磁路就很飽和,激磁電流急劇增大,電動(dòng)機(jī)發(fā)熱增大,造成電動(dòng)機(jī)的溫升過高.在實(shí)際生產(chǎn)中已出現(xiàn)過由于三相電源電壓過高經(jīng)常損壞電動(dòng)機(jī)的事例.若電動(dòng)機(jī)的三相電源電壓過低,并低于其允許的范圍時(shí),會(huì)造成電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩的下降,轉(zhuǎn)差率增大.在此情況下要維持電動(dòng)機(jī)的正常運(yùn)行,必須以增大電動(dòng)機(jī)定子繞組的電流來提高轉(zhuǎn)子的輸出轉(zhuǎn)矩.從而造成電動(dòng)機(jī)的過熱或損壞.總之,無論是三相異步電動(dòng)機(jī)的電源電壓過高或過低,對(duì)電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期安全可靠運(yùn)行都是不利的.而在實(shí)際

15、運(yùn)行中,對(duì)電動(dòng)機(jī)的過熱原因的分析與檢查時(shí),在無其它明顯的現(xiàn)象或原因的情況下,首先要檢測(cè)電動(dòng)機(jī)三相電源電壓的高低或三相定子電流的大小.在確定電源電壓或電流均為正常后,再查找其它的致熱原因.而對(duì)于電動(dòng)機(jī)電源電壓過高或過低的情況,一般都是通過調(diào)接電力變壓器調(diào)壓開關(guān)的方法解決.3,繞組局部短路或接地輕時(shí),電動(dòng)機(jī)局部過熱:嚴(yán)重時(shí),絕緣燒毀,散發(fā)焦昧至冒煙.應(yīng)測(cè)量繞組各項(xiàng)直流電阻或?qū)ふ叶搪伏c(diǎn),用兆歐表檢查繞組是否接地.4,絕緣老化對(duì)鐵芯來說,鐵芯疊片層的絕緣層是以減少渦流損耗的,若絕緣層老化,絕緣效果降低,有時(shí)甚至變?yōu)閷?dǎo)體,顯然將增加電機(jī)的鐵損而導(dǎo)致發(fā)熱,對(duì)繞組來說,絕緣效果降低,漏電流增加,電機(jī)發(fā)熱嚴(yán)重

16、.5,電動(dòng)機(jī)的過載運(yùn)行長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行的電動(dòng)機(jī)所帶負(fù)載超過其額定值時(shí),使其三相定子繞組的實(shí)際電流長(zhǎng)期超過額定電流值,從而造成電動(dòng)機(jī)的過熱,甚至燒壞電動(dòng)機(jī);嚴(yán)重過載運(yùn)行的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速降低,或發(fā)生堵轉(zhuǎn)造成電動(dòng)機(jī)迅速燒壞.電動(dòng)機(jī)過載運(yùn)行的原因,一是選用的電動(dòng)機(jī)功率(或容量)過小,二是電動(dòng)機(jī)運(yùn)行中發(fā)生機(jī)械傳動(dòng)部分的卡阻等情況,對(duì)此應(yīng)查清具體原因,采取適當(dāng)?shù)拇胧?使電動(dòng)機(jī)恢復(fù)正常運(yùn)行.6,機(jī)械故障定子,轉(zhuǎn)子,相磁發(fā)出金屬撞擊聲,鐵芯溫度迅速上升,嚴(yán)熏時(shí)電動(dòng)機(jī)冒煙,甚至線圈燒毀,應(yīng)拆開電動(dòng)機(jī),檢查鐵芯是否有燒燙痕跡,找出原因進(jìn)行處理:電動(dòng)機(jī)軸承內(nèi)的潤(rùn)滑油太多或太少,也會(huì)造成電動(dòng)機(jī)一定程度的發(fā)熱:如果長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行

17、的電動(dòng)機(jī)軸承中潤(rùn)滑油干涸,會(huì)引起電動(dòng)機(jī)端部的較為嚴(yán)重的過熱現(xiàn)象:軸承的滾珠磨損或破裂不僅會(huì)引起電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱,還伴隨著出現(xiàn)不正常的響聲.由軸承故障造成電動(dòng)機(jī)的過熱,一般都是首先從故障軸承的一端發(fā)熱開始,也較容易查找,通過對(duì)電動(dòng)機(jī)的小修即可排除,例如通過清洗軸承重新?lián)Q潤(rùn)滑油或更換新軸承的方法:驅(qū)動(dòng)設(shè)備調(diào)節(jié)不正確,誤操作,潤(rùn)滑不夠,舍去機(jī)構(gòu)過死等,由于機(jī)械過載而使電機(jī)發(fā)熱的現(xiàn)象也是經(jīng)常發(fā)生的.導(dǎo)致三相異步電動(dòng)機(jī)異原因很多,如:環(huán)境溫度過高,絕緣受潮與濕氣的侵襲,冷卻介質(zhì)不暢通等都會(huì)威脅電機(jī)的安全運(yùn)行.2引起電動(dòng)機(jī)過熱的其它原因造成三相異步電動(dòng)機(jī)過熱的原因除上述外還有:全壓起動(dòng)的電動(dòng)機(jī)的頻繁起動(dòng)或較多

18、的正反轉(zhuǎn)操作,三相定子繞組的電壓或電流嚴(yán)重不平衡,轉(zhuǎn)子斷路(繞組)或斷條,電動(dòng)機(jī)通風(fēng)散熱不良,鐵材料質(zhì)量等因素等都會(huì)引起電動(dòng)機(jī)的過熱現(xiàn)象的發(fā)生.結(jié)語正常運(yùn)行的三相異步電動(dòng)機(jī),用手觸摸外殼時(shí),一般稍有溫感.如果觸摸時(shí)感到外殼燙手或手掌不能長(zhǎng)時(shí)間觸及時(shí),都屬于電動(dòng)機(jī)的過熱現(xiàn)象,而三相異步電動(dòng)機(jī)出現(xiàn)故障大多是因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)的過熱原因造成的,并導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)的大修.針對(duì)電機(jī)發(fā)熱原因分析,有目的地進(jìn)行防范,對(duì)縮短故障處理時(shí)間,降低電機(jī)事故率,提高經(jīng)濟(jì)效益,促進(jìn)煤礦安全生產(chǎn)有著重要的意義.參考文獻(xiàn)1趙家禮.電動(dòng)機(jī)維護(hù)手冊(cè).機(jī)械工業(yè)出版社.1992.11.事通信領(lǐng)域的應(yīng)用會(huì)更加廣泛和有效.跳頻通信可以有效的避開單頻干擾和多頻干擾,但是仍有可能受制于現(xiàn)代電子對(duì)抗中的