数据链项目经理需要哪些知识储备?

通信的发展
通信是发送者(人或机器)和接收者之间通过某种媒体进行的信息传递。实现通信的手段有很多,例如古代用于军情报警的狼烟烽火…
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传递政府公文的快马传信…
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联络友人的鸿雁传书…
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以及现代社会的电报、电话、计算机通信等。。。
电信是利用电信号来传输消息中所包含信息的通信方式。
1837年莫尔斯发明有线电报,1876年贝尔发明电话,1886年赫兹发明首个无线电链路,1905年马可尼架设的方锥天线横跨大西洋3000公里。
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100多年来,电信技术伴随着社会需求和科技进步得到了迅猛发展和广泛应用,如今,通信一般是指电信。
无线电是指电磁波在所有自由空间(包括空气和真空)传播的电磁波。
射频(RF)是Radio Frequency的缩写,表示可以辐射到空间的电磁频率,频率范围从300kHz~300GHz之间。
国际电联(ITU)是主管信息通信技术事务的联合国机构,负责分配和管理全球无线电频谱与卫星轨道资源,制定全球电信标准。

科技的发展
客观上,战争极大地推动了科学技术的发展,科学技术的发展也决定了世界格局的变更。
18世纪,第一次蒸汽技术革命,机器代替了手工劳动,工业资产阶级开始壮大,促使英国很快成为世界霸主。
19世纪,第二次电力技术革命,极大地推动了社会生产力发展,垄断组织应运而生,各帝国主义经济发展不均衡,秩序划分不对等,为重新瓜分世界和争夺全球霸权,先后爆发了两次世界大战。
二战后的美国和苏联同为世界上的超级大国,都有野心争夺世界霸权,但都不敢轻易动用武力,因为双方都储存了大量核弹头,彼此相互保证毁灭。双方选择了军事竞赛、太空竞赛等“冷战”方式。
62年前,斯普特尼克一号成为第一颗进入地球轨道的人造卫星。在太空领域,苏联首胜。
50年前,阿姆斯特朗成为人类第一个登上月球的人。美国也很快重新取得了太空领域的领先地位。
为了保持军事科技的领先性,美国国防高级研究计划局(DARPA)大力从事超前的国防科技研发,组建了计算机网(阿帕网),就是其众多尖端技术之一,后来被分为军网和民网,前者被称为军事数据链,后者发展为今天的因特网。在航天领域则多被称为卫星测控链路。

项目管理的发展
项目是为创造独特的产品、服务或成果而进行的临时性工作。
1942年,曼哈顿计划,美国陆军部动用西方各国10万多人,历时3年,耗资20亿美元,应用了系统工程的思路和方法,大大缩短了工程所耗时间,早于德国研制出原子弹,促使日本无条件投降,以美、苏、中等反法西斯国家赢得世界和平与进步而告终。这是反法西斯战争的胜利,也是项目管理方法的成功。
如果比技术,当时德国在物理学领域尤其是核物理研究与放射化学研究方向都是绝对领先的。如果德国先研制出原子弹,二战历史或许将被改写。
阿波罗工程,美国航空航天局动用了2万多家企业、200多所大学和80多个科研机构,历时11年,耗资255亿美元,成功完成了世界航天史上第一次载人登月飞行任务,是具有划时代意义的一项成就,项目管理方法在其中绽放异彩,从此项目管理风靡全球。
从三峡工程、载人航天、大飞机到手机研发、软件开发、人工智能…大量形形色色的项目。影响着我们的生活方式,特别是从工业时代进入信息时代,连传统制造业也转型为以创新和服务为特征的企业形态,项目成为各行各业运作的核心。
企业的战略目标也是由一个个项目的成功落地来实现的,组织项目管理成熟度的提升是企业发展重要的一部分。随着市场环境的竞争,精益化管理的理念受到越来越多企业的关注,按预算、按计划完成项目也变得尤为重要。

项目经理的角色
项目经理是为项目的成功策划和执行负总责的人。是通过团队资源完成经营者项目目标的人,是团队的领导者,项目经理首要职责是在预算范围内按时优质地领导项目小组完成全部项目工作内容。
研发类项目管理,会经常和开发沟通,需要制定项目计划、项目工作量、项目技术细节解决、透过现象看本质,如果对项目生命周期和技术足够的了解,那么将事半功倍,项目开展的效率会高很多,成功的可能性会大很多。

有核武器的存在,为什么各国还要大力发展常规武器?
战争是流血的政治,政治是不流血的战争
有人就有江湖,有江湖就有风波,战争是当代世界多种矛盾激烈斗争的产物,不会因为有了核武器就没有了战争,核武器具有威慑作用,是大国地位的象征,只要不到危机的时刻,还是以常规武器为主,就像两个人打架或许常见,但并非一打架就一定要相互毁灭。
在现代高技术局部战争中,如海湾战争、科索沃战争、阿富汗战争等,中远距离导弹袭击是主要的打击手段,往往可以武器装备的现代化领先水平占据决定性的优势。
数据链在未来战场上至关重要。

数据链项目经理需要熟知的技术范围
通信系统包含两种重要变换。第一种变换是,在发送端把连续消息变换成原始电信号,在接收端进行相反的变换。这种变换、反变换由信源和信宿来完成。这里所说的原始电信号通常称为基带信号。有些信道可以直接传输基带信号,而以自由空间作为信道的无线电传输却无法直接传输这些信号。因此常常需要进行第二种变换,即把基带信号变换成适合在信道中传输的信号,并在接收端进行反变换。完成这种变换和反变换的通常是调制器和解调器。经过调制以后的信号称为已调信号,也称为带通信号。也是无线数据链的核心。

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QPSK是一种四进制相位调制,具有良好的抗噪特性和频带利用率,广泛应用于卫星链路、数字集群等通信业务
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OFDM通信技术是多载波传输技术的典型代表。多载波传输把数据流分解为若干个独立的子比特流,每个子数据流将具有低得多的比特速率,用低比特率形成的低速率多状态符号去调制相应的子载波,就构成了多个低速率符号并行发送的传输系统。增强了频率选择性衰落和抗窄带干扰的能力。
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目前被广泛应用的是FPGA+AD9361软件无线电这样的一种硬件架构,已调信号要经过PA放大,由天线转变为能在自由空间传输的电磁波。
在接收端,由接收天线将自由空间的电磁波信号转变为微带线中的导行波,由LNA放大,再进行解调,这里简单说一下PA和LNA的区别
PA是利用三极管的电流控制作用或场效应管的电压控制作用将电源的功率转换为按照输入信号变化的电流。一般用于发射机的末级,PA最重要的指标是高的线性区和高增益,产生最大功率输出以驱动某一负载(通常为发射天线)。
LNA主要用于接收电路设计中,在接收电路中的信噪比通常是很低的,往往信号远小于噪声,通过放大器的时候,信号和噪声一起被放大的话非常不利于后续处理,所以LNA最重要的指标是能够抑制噪声,通常不是最佳信号匹配,而是最佳噪声匹配方式。

天线是一种将传输线导行波与自由空间电磁波自由转换的换能器件,是电路与空间的界面器件。
天线的反射参数主要是电压驻波比VSWR,表征了部件间的匹配是否良好,驻波比是天线辐射性能好的必要不充分条件,单纯的追求驻波比没有意义,一般小于2就比较不错了。
最主要的还是天线的传输参数(波束角和增益,以及辐射效率),这表征了天线的工作能力。
在特定的应用场景下,会追求天线的窄波束和高增益,那么天线增益有极限吗?
理论上是没有极限的,在实际中增益却是不可能无限大的,但是贵州省用于天文探测的500米口径球面射电望远镜“天眼”增益基本达到了100dBi,可用于搜索外星文明。

链路计算公式
自由空间损耗Ls=92.4+20lg(D)+20lg(F)
D为距离,单位为Km,每当距离增加一倍,链路损耗增加6dB;
F为频率,单位为GHz,每当频率增加一倍,链路损耗增加6dB;
假设某一通信链路,发射机发射功率Pt=30dBm(1w),发射天线增益2dBi,接收机灵敏度-101dBm,接收天线增益18dBi,载波频率F=2GHz,由计算公式可知,理论传输距离为400Km。
30dBm+2dBi+18dBi-Ls=-101dBm
Ls=151=92.4+6.02+20lg(D)
D=400 Km

接收机灵敏度计算公式
接收机灵敏度Pr=-174+NF+10lg(B)+10lg(SNR)
NF为噪声系数,单位为dB;B为信号带宽,单位为Hz;SNR为解调信噪比,单位为dB。

数据链系统抗干扰和抗截获方式
现代化高技术局部战争中敌对双方综合实力比拼最重要的标志就是信息化的程度,电子对抗(ECM)就是敌对双方为削弱、破坏对方电子设备的使用效能、保障己方电子设备发挥效能而采取的各种电子措施和行动,又称电子战,其中最基本的就是跳频和扩频。
跳频技术在同步、且同时的情况下,接收两端以特定型式的窄频载波来传送讯号,不停更换无线电频率以躲避干扰及侦察。
扩频是将传输信号的频谱(spectrum)打散到较其原始带宽更宽的一种通信技术,使得信号不易被干扰和截取。

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在实际去做工程设计的时候,也非常有必要了解一些仿真工具,比如要研制一款微带天线,有解但不唯一,很多时候都需要通过调试的过程去寻找最优解,如果通过手动调试的方式去寻找,无疑是一种浪费,如果能够有效的利用一些仿真软件,把复杂的计算问题交给最擅长的计算机,将会体验到事半功倍的效果。
这里也简单介绍一下射频工程师常用的仿真工具
ADS适用于平面电路的电磁仿真,不能仿真三维电磁场,可以仿真有源器件,仿电路多层板比较好,对于板级和IC级电路设计师而言无疑是最好的仿真工具。
CST是基于时域有限积分法电磁场求解算法的仿真器,适合仿真宽带频谱结果,仿滤波器比较好,资源利用率高,仿真速度较快。
HFSS是基于有限元法电磁场求解算法的仿真器,适合三维复杂结果,仿辐射器比较精确,但是比较耗资源,有点伤硬盘,因为有太多的临时文件要存到硬盘上。

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