载波通信与光纤通信技术

载波通信与光纤通信技术

二战以后，军事有线通信技术取得了包括60年代产生的程控交换技术在内的一系列重大进步，其中比较突出的是载波通信与光纤通信技术。

载波通信就是利用频率分割原理，在一对线路上同时传输多路电话的通信。其工作原理是：在发信端把各路电话信号分别对不同的载波频率进行调制，将各话路的频谱安排在各自不同的频位上。在接收端，则进行相反的解调过程，把位于不同频位的各话路还原为话音频谱，实现载波多路通信。载波通信除了传输电话信号外，还可以进行二次复用，即利用载波话路来传输电报、传真、数据等等。载波通信有效的利用了有线通信的线路，扩大了信道的容量，提高了传输的速度。在军事信息量不断增加、军事通信要求高效迅速的情况下，载波通信是一种极好的技术手段。载波通信技术产生于20世纪初期，电子管和滤波器发明以后，为实现载波电话通信创造了技术条件。同时，增音器和同轴电缆的发明又为载波通信的发展插上了翅膀。1918年，在美国的匹茨堡到巴尔的线路上开通了第一个载波电话通信系统，每对线通3路电话。到1938年，经过不断改进，可通12

路电话。在两次世界大战中，由于战争条件的限制，各参战国（除美国外）的长途有线通信发展很慢。第二次世界大战结束初期，各国均建立了规模巨大的军用长途载波通信系统，通信容量从最初的每对线几路、十几路，发展到几十路、几百路。20世纪60年代初，载波通信设备进入了半导体化阶段。20世纪50年代初，单晶硅制备技术得到了突破性的发展，60年代各种晶体管电子元件相继诞生。半导体晶体管的诞生是电子元件的第二次重大突破，它具有体积小、重量轻、耐震、寿命长、性能可靠、功耗低等电子管无法比拟的优点，有效地促进了电子技术的发展。载波通信的半导体化进一步促进了军事载波技术的发展。到70年代，随着半导体技术的进一步发展和同轴电缆材料与性能的提高，10800路载波电话系统在一些国家的军队中先后投入使用。

光纤通信是以激光作载体，以光纤维做媒介来实行信息传输的一种新型通信方式。1960年美国科学家梅曼用红宝石制成了世界上第一台激光器，激光技术由此问世。其基本工作原理是，通过从外部对某些物质施加能量，使电子急剧增能，在外来光的激发下，以光子形式经过光学谐振腔的特殊装置，等到聚能放大而发射出来。激光具有很好的相干性、单色性和方向性，可在大气空间、宇宙空间、光波导、光导纤维以及海水中传输，故能作为信号载波应用于通信。由于激光的光束很细、方向性极好，人眼又看不见，因此用激光进行通信具有极好的保密性。不易被敌人截获和干扰，且不受热核辐射的影响。激光技术的产生，为光纤通信创造了技术条件。1955年，英国伦敦大学的卡佩奈在其博士论文中提出了纤维光学技术的基础理论。1970年，廷德尔首次表演了沿电解质管进行光的传输。光通信原

理的提出和对于光纤维的研究，激发了人们对利用光纤维进行通信的兴趣。但是要使它真正实现还要有赖于激光技术的成熟、光纤维的制备和光电调制技术。1970年，格拉斯研制成20db/km低衰减的纤维，这是光纤通信的一项重大突破。1971年，日本电星公司生产出一种具有分散折射指数的纤维。1976年，在美国芝加哥展示了试验性光波传输系统（利用玻璃光波导传送由超小型固体激光器和发光二极管发出的光脉冲信息）。1977年，美国及其他国家的一些电话公司建立了实验性的光导纤维系统。80年代以后，光纤通信以逐渐渗透到陆、海、空乃至空间武器装备系统中，成为现代军事通信的重要手段。目前，世界各国军队纷纷以光纤代替原先的金属电缆，美空军后勤司令部已在所有空军基地建立了据称是迄今世界上同类网络中最大的光纤通信网络——“军事基地光纤通信系统”。随着光纤通信技术的发展，光纤通信在现代军事通信中的应用将更加广泛。

散射通信与卫星通信技术

第二次世界大战以后，军事无线通信技术也获得了巨大发展，出现了散射通信、无线激光通信、红外通信、移动通信、卫星通信等新的通信形式。

散射通信是利用空中传播煤质的不均匀性对电磁波的反射作用进行的超视距通信。大气层中的对流层、电离层和流星余迹等，都具有对入射的电磁波再向多方向辐射的特性。利用这些煤质将视距传播的电磁波传送到视距以外，即可进行远距离通信。对流层散射通信即用对流层对超短波或微波的反射作用来实施超视距通信。军用对流层散射通信有固定式和移动式。流星余迹通信则是利用流行穿过大气层高速运动造成的短暂电离痕迹对无线电波的反射或散射作用进行远距离瞬间通信。流星余迹通信传输受核爆炸及太阳耀斑的影响较小，电波反射的方向性强，隐蔽性好，信号不易被截获，适用于远距离小容量的军事通信。第一条对流层散射通信线路于1955年在美国建立，全长2600公里。中国于50年代中期开始研究，于60年代初研制出对流层散射通信设备。在军事通信中，由于散射通信比短波无线电通信稳定，并可多路传输，比起微波、超短波接力通信来可以不建或少建中间转接站，而且不受高山、海峡、海港等天然障碍地带和被敌占区阻隔的限制，所以在第二次世界大战以后许多国家都大力进行研究开发，用于军事战略通信和战术通信。

20世纪60年代以后，随着激光技术与微电子技术的发展，军事无线通信中出现了大气激光通信和红外线通信。大气激光通信是利用大气空间作为激光信号的传输媒介来实现信息传递的。发信时，将传送的信号经信息终端、光调制器及激光器转换为激光信号，然后经光学发射天线将激光信号发射出去，通过大气空间传送到对方；收信时，光学接受天线将激光信号接受下来送至光检测器，转换成电信号到信息终端，信息终端再将电信

号转换为原来的话音或图像等信息。大气激光通信的优点是通信容量大，不受电磁干扰，保密性强，设备轻便。但通信距离较近，可靠性较差，且需要比较精密的设备，所以在军事通信中一般最为辅助通信手段，用于边防哨所、海岛之间以及跨越江河峡谷等近距离定点通信。红外线通信则是利用红外线传输信息的一种光通信方式，红外线是一种能在大气空间作直线传输但不能为人眼所觉察的电磁波。红外线通信的优点是：红外线沿一条直线传播，方向性强，不易被敌发现，保密性好，不受天电和其他电磁波的影响，抗干扰性能强，设备简单，造价低廉。主要缺点是受地形、天候和烟尘等影响较大，并且只能在直视距离以内使用，在军事上大多用于战术通信。

二战以后，军事无线通信技术取得的最大成果是军事卫星通信技术的产生和发展。1945年，美国的克拉克提出了用卫星进行通信的设想。1946年，曾有人用雷达向月球发射微波信号，结果准确的收到了从月面反射的回波，从理论上证明了利用卫星进行无线电通信的可行性。1957年，苏联第一课人造地球卫星发射成功，为卫星通信技术的产生和发展铺平了道路。1958年，美国发射了世界上第一个试验性的有源通信卫星。1960年，美国的皮尔斯等人首次实现了用人造地球卫星Echo-I作无线电反射器，Echo-I 是一颗无源通信卫星，靠反射电波来完成通信。由于入射波的能量得不到补充，反而消耗在卫星到地球的路程中，所以地面接收到的信号是很微弱的，只有经过放大才能达到有效通信。经过两年的努力，到1962年利用Echo-I进行北美与欧洲的通信获得了成功。1962年，美国发射了第一个有源通信卫星Telstar。有源通信卫星装有接收机和发射机，可接收和发送信号。通过Telstar通信卫星实现了横跨大西洋的电视和电话传输。

卫星通信技术产生以后，立即便用于军事目的。20世纪60年代初，美国军方委托伍德里奇公司研制出“国防通信卫星”并投入使用，成为为美国国防部各部门提供通信线路和直接支援全球军事通信与指挥的系统。1971年至1989年底，美国又发射了16颗更为先进的“国防通信卫星III”。与此同时，美国还发展了各军兵种使用的通信卫星。1978年至80年代末期，美国发射了8颗由TRW公司研制的舰队通信卫星。该系统由美国海军负责管理，约800艘舰船、100艘潜艇和空军的数百架飞机和一些地面终端使用。1976年，美国开始部署空军通信卫星系统，1979年投入使用，1981年开始全面工作，系统连接包括预警机、侦察机、战略轰炸机、洲际导弹指挥所在内的地面和机上终端。90年代以后，美国还研制和发射了具有较强抗核加固的抗干扰能力，能保证和战争条件下通信顺畅的新一代军用通信卫星战略战术和中继卫星（MILSTAR）。除了美国之外，其他国家和国际军事组织也大力发展军事卫星通信技术。北约组织于70年代初发射了3颗“纳托”通信卫星；法国于1984年和1985年分别把“电信-1A”、“电信-2B”发射到地球同步轨道；英国于1969年、1970年、1974年和1988年分别发