抗干扰(冲上云霄“躲”子弹 军事通信信号这样抗干扰)
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抗干扰(冲上云霄“躲”子弹 军事通信信号这样抗干扰)
科技日报
不同于民用领域，在军事领域，通信技术会面对干扰更多、更复杂的环境。于是，为满足作战需要，对流层散射通信技术问世。这种军事通信方式，以抗毁、抗干扰和抗截获(以下简称“三抗”)能力强、传播距离长等技术优势在军事通信领域发挥着重要的作用。
美国大型国防合约商雷神公司于近日宣布，它将向美国陆军提供新的对流层散射通信系统，确保美军部队能在战争环境中具备数据通信能力。
大洋彼岸的举动，让不少人对这一专业通信技术产生了好奇。究竟何为对流层散射通信技术？其“三抗”能力为何如此之强？它的技术原理又是什么？针对上述问题，科技日报记者采访了业内相关专家。
特殊传播路径助其避开干扰
华中科技大学电子信息与通信学院教授、博士生导师江涛在接受科技日报记者采访时表示，在对流层散射通信模式下，信号抗干扰的秘密在于，它特殊的传播路径。
“平时，我们用手机打电话，载有信息的电磁波主要是在人类生活区域内‘活动’，这就不可避免会受到建筑物、特殊地形等物体的干扰。”江涛说，由于军事通信对信号要求比较高，若想实现全天候、高质量、远距离通信，就不能让电磁波在这种杂乱的环境中“游走”，要让它去更空旷的区域——距地面较远的大气层。
“从技术角度来看，散射通信属于早期雷达技术的一个分支。其使用了雷达技术最基本的原理，向大气层中的对流层发射电磁波并接收回波，从而实现超长距离通信。”江涛解释道，在对流层散射通信中，发射到对流层中的电磁波，在遇到气旋、云团等不均匀介质时，会向四面八方散射，最长散射距离可达300公里到1000公里。位于地面的高灵敏接收机，必须接收到散射出的微弱电磁波，才算完成了一次通信任务。
成为各大军事强国的“标配”
“在第二次世界大战前，相关科研人员就已发现了这种能‘冲上云霄’的电磁波信号，它可被全天候监测，频率覆盖了超短波和微波频段。第二次世界大战爆发后，雷达技术被大量应用，使得该类信号多次被有关部门监测到。由此，更多人发现了这种经过对流层的电磁波。”江涛介绍道。
“至今，散射通信技术已诞生60余年。”江涛表示，上世纪50年代初，对流层散射通信技术开始得到学界重视，并被广泛研究。1955年，世界上第一条散射通信链路建成。上世纪50年代末期，美国等国建设的多频段大型散射中继通信系统——“白爱丽丝通信系统”被投入使用。上世纪80年代，卫星通信技术得到发展，逐渐替代了对流层散射通信技术的部分功能，除高纬度同步轨道卫星覆盖不佳的地区外，1吉赫兹以下频段的对流层散射通信站开始被逐渐关闭。
记者通过查阅资料发现，散射通信技术自诞生之日起，便成为各大军事强国的“标配”。
在军事领域，散射通信技术的应用极广，在战时远程通信设备、数据传输设备上，都能看到它的身影。
1955年，美军建成全世界第一条全长2600公里的AN/TRC-170散射通信系统，该系统成为美军战略通信的重要组成部分。1985年，苏联建成东西长1200公里、南北长800公里的以散射通信为主干线的扇形军用通信网“雪豹”。该通信网设有28个通信节点，节点间的信号传输主要依靠散射通信技术得以完成，其中最长的通信链路由9条散射通信线路接力而成。
英、法等欧洲军事强国也不示弱。英国装备了最新一代的H7450战术散射通信系统，该系统可在250公里的传播距离上进行保密通信；法军也装备了TFH955、TFH960等多型机动式战术散射通信系统。
可用频段宽但信号衰减严重
“美国、英国等军事强国，之所以特别重视对流层散射通信技术，是因为在作战环境下，敌方难以破坏这一技术，相关通信系统随时可被架设。这一点，与对流层散射通信的技术特点有关。”江涛解释道，对流层散射通信的可用无线频段很宽，从100兆赫兹到40吉赫兹频段都可用，同时通信容量大、信道随处可得，所以它的抗干扰能力极强，可保证战时通信安全。
“可用频段宽，可选的频率范围就很大，随便选哪一个频率进行通信都可以，这有效解决了用户过多或本地电磁环境被‘污染’带来的频段切换问题。这就好比我们去超市买苹果，如果只有1个品种，那我们就只能买它；但如果品种非常多，那我们选择的余地就会很大。”江涛说。
此外，中国电子科技集团公司第54研究所助理工程师胡天瀛撰文表示，由于利用的是自然资源——对流层，因此该通信技术利用的传播媒介具有永久性、无需付费的特点。
不过，对流层散射通信也有短板。
胡天瀛称，在对流层散射通信中，大部分电磁波的能量，都是通过直射波形式传向天空，当其返回地面时，能量可能只有“上天”前的万分之一，信号在传输过程中损耗极大。
“这一去一回，电磁波要‘跑’的距离实在太长了，而‘长途跋涉’会造成能量的大量损耗，这和人类跑步消耗热量的道理是一样的。”江涛说，也正因为在传输过程中，散射通信电磁波损耗较大、信号衰落严重，所以相关地面接收设备必须非常灵敏，能随时、迅速“捕捉”已经“疲惫不堪”的信号。
曾经蛰伏如今应用逐渐增多
作为军事通信利器，散射通信技术虽是标配，但却没得到大力发展，迟迟未成为“强配”。
对此，有学者分析道，这与对流层散射通信系统相关设备投建、维护费用高有关。如果没有强大的财力及广阔的疆域，一个国家使用或运行相关系统的动力是不足的。这也导致相关市场需求较小，很多知名设备厂商都曾退出该领域。
此外，江涛解释道，上世纪80年代，同样具有较强抗干扰能力的卫星通信技术得到快速发展，抢去了散射通信的风头；同时，由于电磁波损耗较大、信号衰落严重等瓶颈问题难被攻克，导致对流层散射通信技术发展迟缓。
“不过，卫星通信技术也有短板，它的转发器带宽不足，而对流层散射通信的可用带宽很充足，因此它仍具有相当大的优势，尤其是在局部战争、局部冲突不断爆发的今天。”江涛认为，更为重要的是，近年来一些公司不断进行技术突破，使得与对流层散射通信技术相关的新装备接连问世，相关技术应用逐渐增多。
“可以预见的是，这项技术未来的应用前景依旧广阔，具有被广泛应用的可能。同时，在海上能源平台、岛屿等民用通信领域，散射通信技术也有着广阔的应用前景。”江涛称。
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