超短波在军事中的应用

超短波在军事中的应用

【摘要】超短波通信由于其天波传播特性，在通信领域具有其它通信手段无法替代的地位，尤其是抗毁性强，组网灵活，成本低廉等特点，决定其在军事通信领域占有十分重要的地位。特别是在对于航线覆盖与极地飞行，起着重要的保障作用。本文浅析了超短波的传播方式及通信特点，阐述其在军事中的应用机遇及挑战。

【关键词】短波通信；传播特性；军事应用；机遇及挑战

一、引言

短波通信是指利用频率为3 MHz～30MHz（波长为10m～100m）的电磁波进行的无线电通信。超短波通信又称高频（HF）通信，充分利用短波近距离通信的优点，由于短波通信的固有特点，长期以来，短波通信始终是军事指挥的重要手段之一，一直被广泛地应用于外交、气象、邮电、交通等各个部门，用以传送图像、数据、语言、文字等信息。短波通信能实现几千公里甚至上万公里距离的信息传送，因此，一直是远距离通信，特别是洲际通信的主要手段。同时，它也是海上航行和高空飞行的必备通信方式，在国际通信、防汛救灾、海难救援及军事等领域依然发挥着重要作用。

二、超短波通信的传播方式及特性

超短波传播方式：一是地面波。地面波是沿着地球表面传播的波，它沿着半导电性质和起伏不平的地表面进行传播，一方面使电波的场结构不同于自由空间传播的情况而发生变化并引起电波吸收，另一方面使电波不像在均匀媒质中那样以一定的速度沿着直线路径传播，而是由于地球表面呈现球形使电波传播的路径按绕射的方式进行；二是天波。天波是经过地面上空40～800公里高度含有大量自由电子离子的电离层的反射或折射后返回地面的电波传输方式。天波是短波的主要传播途径，可实现长距离的传播，短波信号由天线发出后，经电离层的多次反射，传播距离可以由几百公里达到上万公里，且不受地面障碍物阻挡。在天波传播的过程中，路径衰耗、大气噪声、时间延迟、电离层衰落、多径效应等因素，都会造成信号的畸变与弱化，影响短波通信的效果；三是直接波。直接波是从发射天线到接收天线之间，不经过任何发射，直接到达，电波就象一束光一样，所以有人称它为视线传播，短波通信由于其天波传播特性，在通信领域具有其它通信手段无法替代的地位。

超短波通信传播的特性：一是超短波通信无需建立中继站即可实现远距离通信；二是超短波通信元器件要求低、技术成熟、制造简单、设备体积小、建设和维护费用低；三是超短波通信设备简单，目标小、架设容易、机动性强，遭到损坏易修理，由于其造价相对较低，可以大量装备，因而系统顽存性强；四是超短波通信电路调度容易，灵活性强，可以使用固定设置，进行定点固定通信，也可背负或装入车辆，实现移动中的通信，因此，短波通信具有抗毁性强，组网

灵活，成本低廉等特点。

三、超短波通信在军事上的应用

短波无线电利用地波或低电离层进行几十公里到几百公里的中、近距离通信，利用电离层反射进行数千乃至上万公里的远距离通信。在通信现代化的战争中，短波通信被广泛用于传输电报、电话、数据和静态图像，在军用远程通信中占据极其重要的地位。陆地上的作战指挥所要与远处的部队或海上的军舰进行通信，都要依靠短波电台。短波电台可用于车载、舰载、机载或背负移动通信，短波通信发射功率小，传输距离远，建站迅速便于机动，是军用无线电通信的主要方式之一，被誉为现代战场的“神行太保”。

一是提高通信系统容量。无线频谱短缺的问题，不仅在民用领域比较突出，在军用领域也是如此。尤其是在现代战争条件下，多种电子设备在有限的地域内密集开设，将使得频谱资源异常紧张。并且，随着民用无线电设备的更新换代和用户数量的急剧增加，对频谱的需求也越来越多。有一些国家的一些组织已经申请将部分军用频谱划归民用。这一动向无疑将更进一步加剧了军用无线电频谱资源短缺的问题。而CR能够动态利用频谱资源，理论上可使频谱利用率提高数十倍。因此，即便是部分采用CR，也能较大幅度提高整个通信系统的容量。

二是提高频谱管理效率。战场频谱管理是一个非常重要的课题，各国军方都非常重视这一问题的研究。然而，目前基本都采用固定频率分配的形式进行战场频谱分配。从实战情况来看这种方案是不完全成功的。一方面，这种分配方案不但导致频谱资源利用率较低，而且容易导致系统内部或者友军之间互相产生电磁干扰；另一方面，这种分配方案需要在战斗开始前花费大量的时间进行频谱规划；此外，通信频率一旦确定，在战斗状态下，无论发生什么情况都无法更改。因此，在战场形势瞬息万变的现代战争中，固定频谱分配方案容易贻误战机。CR能够对所处区域的战场电磁环境进行感知，对所需带宽和频谱的有效性进行自动检测。因此借助CR可以快速完成频谱资源的分配，在通信过程中还可以自动调整通信频率。不仅提高了组网的速度，而且提高了整个通信系统的电磁兼容能力。

三是提高系统抗干扰能力。抗干扰能力是现代战争条件下衡量通信设备的一项重要指标，也是取得战争胜利的重要保障。传统的信道抗干扰技术主要包括扩频、跳频、跳时以及由此衍生出的相关技术。CR不但具有以上抗干扰能力，而且由于其采用了位置感知技术，与DBF技术相结合，通过调整波束方向，来抑制干扰。CR不仅提高了抗干扰能力，而且还可以降低发射功率，提高抗截获能力。

四是提供电子对抗能力电子对抗的传统做法是首先通过战场无线电检测，侦察战场电磁环境，然后将侦察到的情况通过战役通信网传达给电子对抗部队，由担任电子对抗任务的部队实施干扰。这种方式不仅需要大量的人力物力，而且需要担任电磁环境侦察和电子对抗的部队密切配合。因此，从侦察到实施干扰的周期较长，容易贻误战机。CR通过感知战场电磁频谱特性，能够快速、准确地进行敌我识别。可以一边进行电磁频谱侦察，一边快速释放或躲避干扰，实现传统

无线电所不具备的。

五是增强系统互联互通能力。目前我军各军兵种装备了数量众多、型号各异的电台。这些电台工作频率、发射功率、调制方式等各不相同，无法实现互联互通，已成为制约三军联合作战的一个重要因素。CR能够覆盖很宽的频段，并且用软件来实现信号的基带处理、中频调制以及产生射频信号波形。通过自主加载不同的软件就可以使得一部CR既能与短波电台通信，也能与超短波电台通信，甚至能够与卫星通信；CR还提供定位及环境感知功能，具有不易受民用无线电干扰、组网快捷等优点，这些都是传统无线电无法替代的优势。卫星通信问世以来，许多短波通信业务被卫星通信所代替，但由于短波通信具有独特优点及新技术的应用，使它在军事上仍是一种不可缺少的通信方式。四、超短波通信在军事上面临的机遇及挑战

卫星通信和短波（1.5～30MHz）通信是目前远距离通信的两种主要手段。对军事通信而言，卫星在战争期间易被干扰或阻塞，甚至被摧毁而失去通信能力，因此，就通信的顽存性、机动性和灵活性而言，短波通信具有无可比拟的优越性。其发射功率小，设备简单，通信方式灵活，抗毁性强，以电离层为传输媒质，而电离层基本具有不可摧毁性，传输距离可达数千公司而不需要转发。这些优点使短波通信成为军事部门及其它机构远距离通信和指挥的重要工具。此外，在海上通信和机载通信中短波通信占有重要地位。潜艇、水面战舰、远洋商船、渔轮和科考船队通常都配备短波电台与外界建立通信联系，而且海上通信对数据传输的速度要求越来越高，有力地推出了海上短波通信技术的发展。机载短波、超短波通信是航空通信的重要手段，特别当飞机要进行低空、超视距和远距离通信而又缺乏现代预警机与机载卫星通信系统时，机载短小、超短波通信成了唯一的通信渠道。

随着微型计算机、移动通信和微电子技术的迅猛发展，促进了短波通信技术的更新，八十年代以来，人们利用微处理器、数字信号处理（DSP）、自适应技术、跳频技术，不断提高短波通信的质量和数据传输速率，增强自动化、新业务功能，提高自适应与抗干扰能力，使现代短波通信重新焕发青春。通信下一代的发展方向是CR。由于CR技术能够显著提高无线频谱的利用效率，近年来得到了快速发展。然而，CR走向实用、走向军用，还面临诸多挑战：一是目前的研究大部分停留在物理层，对CR的组网以及网络拓扑研究较少；二是快速频谱感知和信号识别技术有待进一步研究；三是快速有效地进行环境感知以及如何有效利用环境感知信息；四是CR在进行动态频率调整时，链路的重新建立和保持技术；五是CR终端设计复杂，需要宽频带、高灵敏度的射频前端，快速高效的数字信号处理算法以及符合军用标准的稳健可靠的软硬件设计；六是利用计算机语言使CR网络更加智能化，更加符合军事通信的特点和要求；七是CR与现役装备的兼容性问题，CR终端成本高昂即便是军用，也无法在短时间内大规模装备部队。这要求CR能够覆盖我军现役通信装备的绝大部分频段、调制方式以及跳频方式等；八是终端的小型化、低功耗设计。目前CR技术还很不成熟，我们应该在充分借鉴这些研究成果的基础上，加大研究力度，争取早日研制出适合我国军队需求的CR；战术方面，如何将数量有限的CR运用于关键的场合，使其一旦能够装备部队就能发挥其卓越的性能，真正提升我军战斗力，相信随着对CR