国内外对潜通信的发展现状

国内外对潜通信的发展及现状

曲晓慧王红星

1 引言

目前已被发现并研究的能用于对潜通信的手段有甚低频、极低频、蓝绿激光、中微子通信、卫星中继及高频等。由于海水是导电媒质，对电磁波具有很大的衰减作用，因而解决与潜航潜艇的通信问题成为非常困难的技术难题，各国都在积极探索对潜通信的手段，从国内外研究的情况来看，完全理想的对潜通信手段是不存在的，各种手段都既有利又有弊。这些手段包括甚低频、极低频、蓝绿激光、中微子通信、卫星中继、高频以及声波等。其中卫星中继和高频无法对潜航状态下的潜艇进行通信。本文首先将国外的研究情况和各种通信系统的特点结合在一起介绍，然后介绍国内的研究情况

2 国外对潜通信的研究和发展

2．1 甚低频对潜通信

甚低频对潜通信是指通过频率为3—30kHz的无线电波借助大气电离层和地球表面对潜艇进行通信。该对潜通信系统为单向式，通常采用多次重播方法，确保潜艇在一定时间内接收到指挥所的指令。

根据发信台的机动性可分为固定式(岸台)对潜通信系统和移动式对潜通信系统两大类。

(1)固定式甚低频对潜通信系统。固定式对潜通信系统是国外研究得最早、技术最成熟、最基本的对潜通信手段。美国在第二次世界大战后为实现全球对潜通信，相继在本土和国外建立了11个500kW以上功率的甚低频固定发信台，其中6个设在国外，构成全球严密的对潜

通信网，分别向活动在大西洋北部、北冰洋、地中海、印度洋和澳大利亚地区海域航行深度小于30米的潜艇发送信息。继美国后，前苏联也加快了大功率甚低频对潜通信系统的建造。从60年代起，在本土上相继建立 3个2000kW的大功率甚低频电台。此外还在东南亚、中亚地区和非洲东海岸建立了专用对潜通信系统和中继通信台，共建立了30个固定发射台，其中11个输出功率为500千瓦，5个输出功率为400～500千瓦，确保了前苏联潜艇的有效指挥通信。

固定式对潜通信系统存在的主要缺点是：①发信台规模庞大。这是由于海水对电磁波的衰减所致。海水对电磁波的衰减为

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分贝/米，其中f为工作频率，为了增大潜艇收信深度．一方面要降低工作频率，同时又要增大辐射功率，这就促使甚低频台的规模必须大。通常把几十千瓦级的甚低频台称为小型甚低频台，100千瓦以上的为中型甚低频台，大于500千瓦的为大型甚低频台。由于发信机功率大，随之带来的是大的供电系统和水冷系统，致使发信台的规模庞大。②发信天线规模巨大。一般大功率台的天线系统占地面积5～6平方公里乃至十几平方公里，由20座左右200多米至300米的铁塔支撑，地网要用上千公里的铜线；中功率台的天线占地也要有1～2平方公里，需近l0座200米左右高塔支撑，几百公里的地网铜线。发信台的各种设备可以用防护工事保护，天线却无法保护，所以天线是发信台的薄弱环节，最易被摧毁且难于短期修复。

目前国外倾向于采用地下天线网、大型环形天线和定向低架天线，以提高抗毁力且少占地，其优点是结构简单、经济，缺点是效率极低。

(2)移动式甚低频对潜通信系统。除固定甚低频发射台外，国外还大力发展移动式甚低频发射系统，包括车载台和机载台。到1986年，美国特康姆公司已研制出第一套使用气球天线的车载甚低频对潜通信系统。车载甚低频台生存能力比固定岸台强，可相对机动灵活配置，效率高，占地面积小。它的不足之处是气球天线的管理和操作维护要比固定铁塔天线复杂，日常的消耗(氮气的补充，车辆和升降装置的维护)比固定铁塔天线要多，气球的使用寿命为10年，相当于每年要投入气球价格1／10的更新费用。

另一种机动台是机载台。美国海军从1962年开始研制机载甚低频对潜通信系统，即“塔卡木”系统。该系统原本是一种低频／甚低频应急通信手段，用来增大对弹道导弹核潜艇的通信距离，增强持久性和抗毁能力。后来美国海军寻求能在前方基地迅速部署开通使用的通信系统，所以“塔卡木”系统得到进一步发展，至今已经历了五代的发展历程。现在该系统已不是应急通信手段，而作为一种具有可部署性、机动性、抗毁性的独立自备式机载通信系统，用于战略与战术通信。它可以与“空中指挥所”、总统的E一4型飞机、卫星和火箭紧急通信系统、地面甚低频发信台保持联系。

2．2 极低频对潜通信

极低频是指频率为30~300Hz(波长为1000～10000km )范围内的无线电波。极低频对潜通信系统也可分为固定式通信系统和移动式通信系统。

(1)固定式极低频对潜通信系统。由于海水对无线电波的衰减系数

正比于频率的平方根，故很容易想到用降低频率的办法来达到增加深度的目的。随着弹道导弹核潜艇的出现，为增强战略核威慑，提高其生存能力，解决战略核潜艇在80米以下30节高速航行时的对潜通信，国外进一步发展和装备第二代即极低频对潜通信系统。国外采用极低频对潜通信主要有美国和前苏联，其中美国最早，耗资巨大，技术先进，系统完整。美国为解决北极星弹道导弹核潜艇的通信问题，于1958年开始研制极低频对潜通信系统，其后进行了多次成功的实验，如1972年，美国威斯康星州的实验设备向在地中海水下对120米处，以16节航速行驶的潜艇发送了一份20字符的电文，1976年进一步的实验又实现了与在北冰洋9米厚冰层下120米深处以l6节行驶的潜艇进行的通信联络。1982年、1983年在拉菲特和俄亥俄级弹道导弹核潜艇上安装了这类接收机，以收集实验数据。但极低频电波的辐射很困难。为得到足以保证远距离、大深度通信的辐射功率，极低频发射天线要有几百甚至几千公里长，而且天线场地的导电率要尽可能低，发信机要有几兆瓦甚至几十兆瓦的功率，因此极低频发信台规模巨大，价格昂贵。此外，极低频通信的速率很低。由于这些原因，美国的极低频计划经过长期的研究实验，遭到种种反对和诘难，延续了30来年，直到80年代末才在实验设施的基础上建成了小规模对潜发信台。艇上的极低频收信系统在90年代初安装完毕。

美国海军在反复研究的基础上，决定最佳频率选定为76赫兹，采用了一秒钟从72到8O赫兹之间进行16次变换(扩频MSK)的调频系统，天线以90公里和45公里长两种天线相互结合作为一组在地面上展开。