SINCGARS单信道陆空无线电台

单信道陆空无线电台SINCGARS超短波跳频电台——SINCGARS系列跳频通信的应用超短波跳频电台发展概述20世纪70年代末，美、英、以色列等国相继成功地推出了超短波跳频电台。20世纪80年代以来，外军超短波跳频电台发展迅猛，加快了装备的更新换代。到20世纪90年代初，几乎所有新的超短波电台都具有跳频功能，跳频速率大部分保持在300跳/秒左右。比较典型的超短波跳频电台有：美国Harris公司RF-3090(AN-PRC-117)电台ITT公司SINCGARS系列电台英国Racal公司Jaguar系列电台法国Thomson-CSF公司PR4G系列电台SINCGARS电台概述单信道地面和机载无线电系统(SingleChannelGroundandAirborneSystem，SINCGARS)是战斗网无线电台VHF-FM中的一个系列，是美国陆、海、空和海军陆战队在近距离应用的新一代甚高频战斗网无线电通信系统，是战术战场指挥员在前沿20km地域内指挥部队和空中支援的主要手段。该系统广泛采用新技术和模块化结构设计，具有很强的抗截获和抗干扰能力，并能与北约国家的战斗网互通。包括背负、车载、机载型号SINCGARS电台概述背负车载机载SINCGARS电台概述SINCGARS电台的任务是为作战部队提供可靠的保密话音通信和数据通信。包括供坦克排和前沿侦察部队使用的小型单个VHF通信网与主要的战术VHF通信网，以及进一步扩大通信距离的转播网。这些VHF通信网常常叠加在连接旅级司令部和一级指挥部的高频通信网上。SINCGARS电台可装备美军的师和独立部队，直至坦克、战车、直升机、榴弹炮和执行任务的排、班或组等小部队。20世纪70年代中期研制，80年代末期装备部队。SINCGARS电台概述SINCGARS电台采用跳频技术实现了高度安全的ECCM保护，并率先应用于通用的通信业务。SINCGARS电台用以取代美国现在使用的少数电台，主要是VRC-12电台系列。SINCGARS电台最新的改进型SINCGARSSIP(SINCGARS改进计划)的数据率已提高到5000b/s，反映了超短波电台数字化的发展趋势，预计未来型号的数据传输速率会更高。SINCGARS电台的组成SINCGARS电台采用模块结构，背负台和车载台的收发信机模块中的RT-1439收发单元相同，由RT-1439收发单元加上其他各模块就可组成背负电台和车载电台。应用一个16键的键盘输入来改变频率，取代了老一代设备中采用刻度改变频率的做法，大大改善了用户选择频率的性能。键盘上有一个液晶显示板。SINCGARS电台的组成在ECCM模块中，采用了跳频技术，最大限度地减少了敌方干扰设备的影响。在跳频模块设计中，不要求有专门的时钟电路，由温度补偿晶体振荡器产生工作频率，并提供计时。SINCGARS电台广泛使用数字技术，控制部分使用微处理器及低功耗大规模集成电路。在整个电台中共用了20种不同的CMOS大规模集成电路，分别应用在控制模块、频率合成器模块、数据适配器以及遥控单元中。SINCGARS电台技术指标频率范围：30MHz~87.975MHz调制方式：调频(数字或模拟)信道数：2320信道间隔：25kHz工作方式：单信道和跳频(跳频速率100Hops/s~300Hops/s)预置信道：6(单信道工作)频偏：±5kHz和±10kHz(对任何手动或预置频率)频率输人：通过键盘输入频率稳定度：±3x10-6保密通信能力：与美国现有的保密设备配套SINCGARS电台技术指标数据通信能力：75b/s~16kb/s(频率键控或数字方式)自检方式：微机控制加LED显示调谐方式：全电子式电池：平衡式锂电池背负式12VDC车载式28VDC，符合MIL-STD-1275机载式28VDC，符合MIL-STD-704工作温度：车载式-60℃~+125℃机载式符合MIL-E-5400类1A体积：8.5cm*23.7cm*37cm(高*宽*深)(不含COMSEC模块)质量：8.3kg(不含COMSEC模块)SINCGARS电台技术指标接收机特性：噪声系数10dB镜像抑制80dBm(最小)中频抑制100dBm(最小)音频输出50mW/600Ω发射机特性：输出功率4.5W(背负式)4.5W，50W(车载式)10W(机载式)噪声响应100dB频偏±6.5kHz通信距离：背负式8km车载式近距离为8km；远距离为35km机载式35kmSINCGARS电台的特点SINCGARS电台具有以下特点：①综合性强，主要体现在多频段和多功能方面②大量采用跳频自动信道搜索、自适应天线调零、猝发传输等抗干扰技术，采用加密技术③频段宽，波段间隔小，可用波道多，电台之间的兼容性和互通性好，便于组织战术协同通信④普遍采用频率合成技术，缩小波道间隔，减少波道选择时间；采用软件编程，增大预置波道的存储和自动选择能力⑤大量采用微小型化器件和集成电路，功耗小，体积和质量明显减小，可靠性大大提高SINCGARS电台的的现状及发展趋势一．减小质量在当今发展计划中，特别强调设备的质量。尽管现代电子技术，诸如表面贴装技术有助于减少电台的尺寸，但有两个因素限制了小型化程度的可能性：一个因素是控制旋钮、开关和显示器的外部尺寸必须足够大才能被戴保暖手套或身穿三防服装的作战人员使用；另一个因素是需要提供足够的电池电源。发展最慢的技术领域主要是电池，根据目前的技术，一块电池只能使输出功率为5W的电台工作12h，这样，必须一天更换两次电池。美军正在推出的高级SIP轻型配置与以前的SINCGARS型号能完全互换，并且能与较老式车载适配器兼容，而且具有RT-1523C/DSIP无线电台的功能，但体积只有它的一半。包括BA-5590干电池在内的总质量为3.4kg。SINCGARS电台的的现状及发展趋势二．机内GPSSINCGARS电台发展的一个重要趋势是把无线电台和卫星导航设施组合在一起，即电台配有机内GPS接收机或配有用于附加GPS接收机的内部或外部接口。无线电台和GPS的组合大大减少了操作员的工作负担，把无线电台和GPS组合在一起，可形成适合用户携带的单一设备，但同时也带来了一个风险，即键盘或显示器的故障将导致两个系统的故障。SINCGARS电台的的现状及发展趋势三．数据传输美国陆军有其专用在30MHz~88MHz范围的SINCGARS系列的话音/数据电台。其中包括PRC-119A背负电台、VRC-87A、VRC-88A、VRC-89A、VRC-90A、VRC-91A和VRC-92A车载无线电台。SINCGARS电台的的现状及发展趋势四．战术互联网由ITT和通用动力公司开发的SINCGARSSIP试图提供几个特别的改进，其中包括提高数据传输能力。变化包括：增加RS前向纠错，提高吞吐量，同时改进了通信距离和抗干扰能力；采用新的跳频波形提高了同步概率，降低了传输的额外开销；改进的信道接入算法允许在公共网上传输混合的话音和分组数据，对高分组数据通过率的话音操作影响很小。软件编程能力也可以在将来不断地改进。SINCGARS电台的的现状及发展趋势五．软件无线电软件无线电是一种基于A/D器件、高速DSP芯片，以软件为核心的崭新体系结构。软件无线电的概念提出后很快引起了美军的关注。美空军Rome实验室与Hazeltine公司共同研制了军用软件无线电--易通话(Speakeasy)多频段、多功能电台。Speakeasy频率覆盖范围为2MHz~2000MHz，具有多种工作模式(可传送话音、数据和图像等)、多种速率、多种调制方式(AM、FM、MPSK、QAM等)、多种接口方式(可以入有线网、卫星网等)和多种信息安全方式。其主要特点是能迅速重编波形来适应频带拥挤、频率分配、操作模式、组网、互通性和电子战威胁的变化。跳频通信的应用联合战术信息分发系统—JTIDS(JointTacticalInformationDistributionSystem)一、JTIDS概述JTIDS是美国陆、海、空三军共同使用的一种大容量、保密、抗干扰、时分多址的信息分发系统，具有综合的通信、导航和识别能力，可以把陆、海、空三军参战单位的终端设备分级地联成一个统一的通信网络，以加快情报传递、统一指挥和协同作战。JTIDS工作方式JTIDS系统采用了时分多址、差错控制编码、软扩频、高速跳频、跳时和单、双脉冲传输结构等多种先进技术，因此不仅具有很强的抗干扰能力，而且可以将系统构成一个无节点、多联系路径的多网组织结构。系统工作方式如下图所示。整个通信网就像一个巨大的环状信息池，所有的用户都将自己的信息投放到信息池中，也可以从信息池中提取自己所关心的信息。系统的组成按计划JTIDS系统有四种终端：Ⅰ类终端为指挥和控制终端，用于大型的空中，地面和水面指挥平台，如E-3A空中预警机、地面对空战术控制中心和海军指挥舰战术数据系统等；Ⅱ类终端为战术终端，用于各种战术飞机、小型舰艇、地面部队司令部及PJH（PLRS和JTIDS混合系统）的综合通信、导航、识别终端。Ⅲ类终端为小型终端，用于导航、遥控飞机、地面车辆及单兵背负及小型船只等；Ⅳ类终端为自适应地面和海上接口终端，用于地面和海上中心和指挥所，这种终端将JTIDS的信息转化为指挥和控制中心使用的通信信息格式，I类终端是这种终端的组成部分。二、JTIDS的网络结构1天24h被分成112.5个时元（一个时元是指整个网络循环发射信息的周期）。1个时元被分成A、B、C3个时隙组，每组包括32768个时隙，每组时隙交错排列A-0，B-0，C-0，A-1，B-1，C-1，...，A-32767，B-32767，C-32767。网络管理者按需要给成员端机分配时隙JTIDS的网络结构JTIDS采用扩频体制，允许一个地区有多个JTIDS网络同时工作。三、JTIDS的同步方式同步的基准JTIDS采用TDMA工作方式，网内端机时钟要与系统时钟严格同步。该系统是一个无节点系统，网内各端机没有一个是不可缺少的，任何端机都可以承担起网络时钟基准(NTR)的责任。但任何时候只能指定一个端机的时钟作为时钟基准。当作为NTR的端机不工作时，根据预先规定，基准的责任在10s内转到下一个指定的端机。非NTR端机入网当指定作为NTR的端机后，其他端机的时钟要与NTR实现同步，即入网。端机的入网分为两个步骤实现，粗同步和精同步。粗同步NTR端机定期发射入网信息，其他已同步的端机也发射同样的信息，需要入网的端机接收入网信息并进行同步，这个过程即为粗同步。网中所有非NTR的端机，都要完成这一步。粗同步的误差小于一个时隙的宽度，网络在完成粗同步以后自动转入精同步。精同步用于消除粗同步留下的时钟误差，在系统同步的过程中，每个网络成员的精同步过程要重复进行。有两种方式实现：主动法(采用RTT)、被动法精同步主动法RTT请求有二种方式①一种是按一定时间间隔定时地在分配给自己的时隙发射RTT请求；②另一种是当用户的时钟精度降到指定的门限时，在分配给自己的时隙发出RTT请求。TOARt精同步—主动法消息的传播时间由已实现精同步成员确定的要实现精同步成员的询问消息到达时间由要实现精同步的成员确定的已实现精同步成员的应答消息到达时间4.275ms两个成员之间的初始时钟偏差，即要实现精同步的成员校正误差pTOAIttpTOARd+-tttpTOAIttpTOARd+-tttTOAITOARd2ttt精同步—被动法1.被同步端机利用同步端机发来的信息中该端机的位置数据得出时钟误差。缺点：该方法受制于同步端机与非同步端机的相对误差的限制2.只依赖于所接收信息中发射端机的位置数据和信息的到达时间。信息到达时间中包含被同步端机与发射端机之间的距离、被同步端机与NTR之间的偏差两项信息。被同步端机利用其导航滤波器解算出它的时钟偏差、位置、速度等信息该方法实现精同步时不占用时隙，有两种方法：四、JTIDS的加密方式JTID