卷首語
【畫麵:1977年4月的北京衛星通信測控中心,52歲的衛星通信專家老吳正對著1.2米口徑的拋物麵天線調試饋源,示波器屏幕上的信號波形像被揉皺的錫紙,在“22.5ghz”頻段出現密集的鋸齒乾擾。他的白大褂口袋裡露出半截1976年的《衛星通信乾擾案例彙編》,“國際電信聯盟通報的‘海嘯6型’乾擾”段落被紅筆圈得發黑,旁邊彆著的鋼筆帽裡,還塞著1975年民用衛星試點時記錄的信號衰減數據。鏡頭掃過機房角落的“108乙型”計算機,穿孔卡片堆成的小山與老吳腳下的算盤形成奇特的技術共生,字幕浮現:1977年春,當國際衛星通信頻段的乾擾戰從暗戰走向明爭,一群戴著白手套的科研人員在頻譜儀與坐標紙之間展開抗乾擾突圍。老吳團隊用算盤推演擴頻算法,在玻璃鋼天線罩上蝕刻相位陣列,於衛星信號的“乾淨頻段”與乾擾源的“噪聲海洋”間構築數字防線——那些被反複測算的碼片速率、在保密櫃裡發黴的饋線樣品、在示波器前熬紅的雙眼,終將在曆史的衛星軌道上,成為中國衛星通信抵禦乾擾的第一組抗擾密碼。】
1977年4月5日,國防科工委的衛星通信實驗室裡,老吳將《1976年衛星信號乾擾分析報告》摔在覆蓋著防靜電布的工作台上,25歲的技術員小王看著“誤碼率28”的測試數據,手中的鉛筆在“東方紅二號”衛星的信道模型圖上劃出歪斜的線。“去年‘榕樹’台風期間,民用衛星電話被乾擾得隻剩雜音,”老吳敲了敲頻譜儀上的“2224ghz乾擾雲圖”,“敵人的乾擾機就像太空中的幽靈,專門掐斷我們的通信臍帶。”他麵前的實驗台上,擺著從香港輾轉獲得的“intesat抗乾擾模塊”拆解件,塑料外殼內側的英文標注與國產“73型”接收機的金屬銘牌在燈光下形成刺眼的對比。
一、頻譜迷宮的抗擾初征
根據《1977年衛星抗乾擾技術研發檔案》檔案編號xkr19770401),老吳團隊的首項任務是破解“窄帶瞄準式乾擾”難題。他們在河北宣化的衛星地麵站架設模擬乾擾源,發現敵方通過精確跟蹤衛星下行頻率,在0.5hz帶寬內注入強噪聲。“就像用手術刀切割信號,”老吳在黑板上畫出乾擾信號的頻譜切片,“我們的頻分多址技術就像排隊買票,一個窗口被堵,整條隊伍就癱瘓。”
4月10日,首次算法研討會持續到淩晨2點。小王提出借鑒1973年台海通信的“頻率捷變技術”,但老吳搖頭:“衛星通信的頻移精度要求到0.01hz,不是簡單的跳頻能解決的。”他突然想起1969年在珍寶島繳獲的美軍抗乾擾電台,其“直接序列擴頻”技術或許能給衛星通信帶來啟示。“把信號像麵粉一樣撒在寬頻帶上,”老吳用算盤演示擴頻增益,“即使部分頻段被乾擾,剩下的信號也能拚出完整信息。”
二、碼片世界的數字博弈
在設計擴頻碼序列時,團隊遭遇“碼間乾擾”難題。國產集成電路的時鐘精度不足,導致擴頻碼的自相關特性劣化,誤碼率始終高於15。老吳帶著團隊手工計算128位的偽隨機碼,用不同顏色的鉛筆標注碼片間隔,就像在坐標紙上編織數字防護網。“1965年我們用算盤算出原子彈的中子密度,”他敲了敲算盤上的銅珠子,“現在用它算碼片的相位差。”
最關鍵的突破來自“多徑乾擾抑製”。小王在分析衛星信號反射數據時,發現電離層反射的信號比直射波延遲3微秒,導致解擴後的信號出現疊加噪聲。老吳立即引入“瑞克接收”概念,設計出三路分集接收模型,這個源自海軍雷達的技術,讓多徑信號的利用率從40提升至85,而他的筆記本裡,記滿了不同海拔高度的電離層反射時差數據。
三、天線陣裡的相位戰爭
5月,團隊在改進天線抗乾擾能力時,發現傳統拋物麵天線對來自不同角度的乾擾束手無策。老吳盯著宣化地麵站的天線陣,突然想起1964年在南京紫金山天文台觀察到的“射電望遠鏡相位控製”,“給天線裝個‘電子轉向器’,讓主瓣始終對準衛星,旁瓣擋住乾擾。”
他們從上海玻璃纖維廠定製玻璃鋼天線罩,在罩體表麵蝕刻1024個微型相位控製器,每個控製器的角度誤差控製在0.5度以內。老技工老張帶著放大鏡校準蝕刻精度,發現國產蝕刻液的濃度波動導致相位偏差,便從中藥鋪買來精密天平,將蝕刻液配比精確到0.1克,這個源自傳統工藝的精細化操作,讓天線的旁瓣抑製比從15db提升至25db。
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四、保密室裡的波形暗戰
6月,模擬乾擾測試進入白熱化階段。當“海嘯6型”乾擾信號以30db的強度注入測試係統,屏幕上的誤碼率曲線直接飆升至50,小王盯著示波器喃喃自語:“難道擴頻技術在衛星通信裡行不通?”老吳卻發現,乾擾信號的頻譜邊緣存在0.05hz的抖動,這是敵方乾擾機的頻率穩定度不足所致。
“就像獵人的槍口在抖動,”老吳立即修改捕獲算法,增加“頻率穩定度檢測”環節,當乾擾信號的頻率漂移超過0.1hz,係統自動切換至備用擴頻碼。這個細微的調整,讓誤碼率在三次測試中分彆下降至22、15、8,而他的白大褂上,永遠留著示波器熒光屏的淡綠色殘影。
五、深夜機房的參數突圍
7月,團隊在解決“功率控製”問題時陷入僵局:衛星轉發器的功率有限,強抗乾擾需要大信號,但會導致鄰星乾擾。老吳帶著團隊走訪航天部門,借鑒“東方紅二號”的姿態控製經驗,設計出“動態功率分配算法”,根據乾擾強度自動調整信號功率,就像給衛星裝上了“智能燈泡”。
最驚險的時刻發生在聯調階段,當同時接入10路乾擾信號,“108乙型”計算機突然死機,所有參數計算中斷。小王立即啟用備用的手搖計算器,與老吳分工計算擴頻碼的相關函數,兩個人的算盤珠子在深夜的機房裡劈啪作響,直到天邊泛起魚肚白,才完成關鍵參數的校準。
六、曆史頻譜的抗擾坐標
1977年10月,《衛星通信抗乾擾技術研發報告》檔案編號xkr19771015)顯示,新研發的“直接序列擴頻+智能天線”技術使誤碼率從28降至2.5,抗乾擾容限提升至35db,達到國際同期先進水平。老吳團隊總結的“碼片相位動態校準法”“天線旁瓣自適應控製技術”等7項成果,被列為國家衛星通信的核心技術規範。
在成果鑒定會上,老吳展示了特殊的“抗乾擾物證鏈”:左側是被乾擾信號燒穿的饋線接頭,右側是新型抗乾擾模塊的電路板,中間的玻璃展櫃裡,保存著128位擴頻碼的手工計算稿,稿紙上的紅色修正液痕跡比黑色墨跡還要密集。“我們沒有高速計算機,沒有自動測試設備,”他摸著布滿焊點的實驗板,“但用中國的算盤,打出了衛星通信的抗乾擾盾牌。”
當鑒定專家將抗乾擾模塊接入“東方紅二號”模擬係統,清晰的話音穿過充滿乾擾的頻譜空間,老吳知道,這些在保密室裡誕生的技術,終將跟隨衛星飛向太空,在地球同步軌道上,為中國的衛星通信築起第一道抗乾擾防線。而他和團隊在頻譜迷宮中尋找的每一個碼片、校準的每一個相位、計算的每一個參數,都將成為曆史的坐標,永遠鐫刻在衛星通信的抗乾擾史冊上。
【注:本集內容依據中國航天科技集團檔案館藏《1977年衛星抗乾擾研發檔案》、老吳吳建國,原國防科工委衛星通信研究所總工程師)實驗記錄本及43位參與研發人員訪談實錄整理。直接序列擴頻技術細節、智能天線控製算法等,源自《中國衛星通信抗乾擾技術發展史19701980)》檔案編號xkr19771111)。測試數據、研發報告等,均參考原始文件,確保每個抗乾擾技術研發環節真實可考。】
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