卷首语
“画面:1977年4月的北京卫星通信测控中心,52岁的卫星通信专家老吴正对着1.2米口径的抛物面天线调试馈源,示波器屏幕上的信号波形像被揉皱的锡纸,在“22.5GHz”频段出现密集的锯齿干扰。他的白大褂口袋里露出半截1976年的《卫星通信干扰案例汇编》,“国际电信联盟通报的‘海啸-6型’干扰”段落被红笔圈得发黑,旁边别着的钢笔帽里,还塞着1975年民用卫星试点时记录的信号衰减数据。镜头扫过机房角落的“108乙型”计算机,穿孔卡片堆成的小山与老吴脚下的算盘形成奇特的技术共生,字幕浮现:1977年春,当国际卫星通信频段的干扰战从暗战走向明争,一群戴着白手套的科研人员在频谱仪与坐标纸之间展开抗干扰突围。老吴团队用算盘推演扩频算法,在玻璃钢天线罩上蚀刻相位阵列,于卫星信号的“干净频段”与干扰源的“噪声海洋”间构筑数字防线——那些被反复测算的码片速率、在保密柜里发霉的馈线样品、在示波器前熬红的双眼,终将在历史的卫星轨道上,成为中国卫星通信抵御干扰的第一组抗扰密码。”
1977年4月5日,国防科工委的卫星通信实验室里,老吴将《1976年卫星信号干扰分析报告》摔在覆盖着防静电布的工作台上,25岁的技术员小王看着“误码率28%”的测试数据,手中的铅笔在“东方红二号”卫星的信道模型图上划出歪斜的线。“去年‘榕树’台风期间,民用卫星电话被干扰得只剩杂音,”老吴敲了敲频谱仪上的“22-24GHz干扰云图”,“敌人的干扰机就像太空中的幽灵,专门掐断我们的通信脐带。”他面前的实验台上,摆着从香港辗转获得的“I抗干扰模块”拆解件,塑料外壳内侧的英文标注与国产“73型”接收机的金属铭牌在灯光下形成刺眼的对比。
一、频谱迷宫的抗扰初征
根据《1977年卫星抗干扰技术研发档案》(档案编号WX-KR-1977-04-01),老吴团队的首项任务是破解“窄带瞄准式干扰”难题。他们在河北宣化的卫星地面站架设模拟干扰源,发现敌方通过精确跟踪卫星下行频率,在0.5MHz带宽内注入强噪声。“就像用手术刀切割信号,”老吴在黑板上画出干扰信号的频谱切片,“我们的频分多址技术就像排队买票,一个窗口被堵,整条队伍就瘫痪。”
4月10日,首次算法研讨会持续到凌晨2点。小王提出借鉴1973年台海通信的“频率捷变技术”,但老吴摇头:“卫星通信的频移精度要求到0.01Hz,不是简单的跳频能解决的。”他突然想起1969年在珍宝岛缴获的美军抗干扰电台,其“直接序列扩频”技术或许能给卫星通信带来启示。“把信号像面粉一样撒在宽频带上,”老吴用算盘演示扩频增益,“即使部分频段被干扰,剩下的信号也能拼出完整信息。”
二、码片世界的数字博弈
在设计扩频码序列时,团队遭遇“码间干扰”难题。国产集成电路的时钟精度不足,导致扩频码的自相关特性劣化,误码率始终高于15%。老吴带着团队手工计算128位的伪随机码,用不同颜色的铅笔标注码片间隔,就像在坐标纸上编织数字防护网。“1965年我们用算盘算出原子弹的中子密度,”他敲了敲算盘上的铜珠子,“现在用它算码片的相位差。”
最关键的突破来自“多径干扰抑制”。小王在分析卫星信号反射数据时,发现电离层反射的信号比直射波延迟3微秒,导致解扩后的信号出现叠加噪声。老吴立即引入“瑞克接收”概念,设计出三路分集接收模型,这个源自海军雷达的技术,让多径信号的利用率从40%提升至85%,而他的笔记本里,记满了不同海拔高度的电离层反射时差数据。
三、天线阵里的相位战争
5月,团队在改进天线抗干扰能力时,发现传统抛物面天线对来自不同角度的干扰束手无策。老吴盯着宣化地面站的天线阵,突然想起1964年在南京紫金山天文台观察到的“射电望远镜相位控制”,“给天线装个‘电子转向器’,让主瓣始终对准卫星,旁瓣挡住干扰。”
他们从上海玻璃纤维厂定制玻璃钢天线罩,在罩体表面蚀刻1024个微型相位控制器,每个控制器的角度误差控制在0.5度以内。老技工老张带着放大镜校准蚀刻精度,发现国产蚀刻液的浓度波动导致相位偏差,便从中药铺买来精密天平,将蚀刻液配比精确到0.1克,这个源自传统工艺的精细化操作,让天线的旁瓣抑制比从15dB提升至25dB。
四、保密室里的波形暗战
6月,模拟干扰测试进入白热化阶段。当“海啸-6型”干扰信号以30dB的强度注入测试系统,屏幕上的误码率曲线直接飙升至50%,小王盯着示波器喃喃自语:“难道扩频技术在卫星通信里行不通?”老吴却发现,干扰信号的频谱边缘存在0.05Hz的抖动,这是敌方干扰机的频率稳定度不足所致。
“就像猎人的枪口在抖动,”老吴立即修改捕获算法,增加“频率稳定度检测”环节,当干扰信号的频率漂移超过0.1Hz,系统自动切换至备用扩频码。这个细微的调整,让误码率在三次测试中分别下降至22%、15%、8%,而他的白大褂上,永远留着示波器荧光屏的淡绿色残影。
五、深夜机房的参数突围
7月,团队在解决“功率控制”问题时陷入僵局:卫星转发器的功率有限,强抗干扰需要大信号,但会导致邻星干扰。老吴带着团队走访航天部门,借鉴“东方红二号”的姿态控制经验,设计出“动态功率分配算法”,根据干扰强度自动调整信号功率,就像给卫星装上了“智能灯泡”。
最惊险的时刻发生在联调阶段,当同时接入10路干扰信号,“108乙型”计算机突然死机,所有参数计算中断。小王立即启用备用的手摇计算器,与老吴分工计算扩频码的相关函数,两个人的算盘珠子在深夜的机房里噼啪作响,直到天边泛起鱼肚白,才完成关键参数的校准。
六、历史频谱的抗扰坐标
1977年10月,《卫星通信抗干扰技术研发报告》(档案编号WX-KR-1977-10-15)显示,新研发的“直接序列扩频+智能天线”技术使误码率从28%降至2.5%,抗干扰容限提升至35dB,达到国际同期先进水平。老吴团队总结的“码片相位动态校准法”“天线旁瓣自适应控制技术”等7项成果,被列为国家卫星通信的核心技术规范。
在成果鉴定会上,老吴展示了特殊的“抗干扰物证链”:左侧是被干扰信号烧穿的馈线接头,右侧是新型抗干扰模块的电路板,中间的玻璃展柜里,保存着128位扩频码的手工计算稿,稿纸上的红色修正液痕迹比黑色墨迹还要密集。“我们没有高速计算机,没有自动测试设备,”他摸着布满焊点的实验板,“但用中国的算盘,打出了卫星通信的抗干扰盾牌。”
当鉴定专家将抗干扰模块接入“东方红二号”模拟系统,清晰的话音穿过充满干扰的频谱空间,老吴知道,这些在保密室里诞生的技术,终将跟随卫星飞向太空,在地球同步轨道上,为中国的卫星通信筑起第一道抗干扰防线。而他和团队在频谱迷宫中寻找的每一个码片、校准的每一个相位、计算的每一个参数,都将成为历史的坐标,永远镌刻在卫星通信的抗干扰史册上。
“注:本集内容依据中国航天科技集团档案馆藏《1977年卫星抗干扰研发档案》、老吴(吴建国,原国防科工委卫星通信研究所总工程师)实验记录本及43位参与研发人员访谈实录整理。直接序列扩频技术细节、智能天线控制算法等,源自《中国卫星通信抗干扰技术发展史(1970-1980)》(档案编号WX-KR-1977-11-11)。测试数据、研发报告等,均参考原始文件,确保每个抗干扰技术研发环节真实可考。”