电磁波与无线技术,无线电技术中使用的电磁波-( 二 )

  • 一天中的不同时间对其的传输距离会产生影响 。白天,在12MHz及以上频段比波长更长的频段传输的更远;晚上则正好相反 。
  • 电离层本身分为几层 。最下面的D层高度在60和90公里之间 。但它仅在白天,阳光将原子分解成自由电子和离子时存在 。
  • 太阳耀斑也会对高频通信产生影响 。当太阳喷出的等离子体超出日冕时,会出现耀斑爆发现象 。这些喷发产生的粒子可以穿透电离层,在地球北极和南极地区产生美丽的极光外,也会严重破坏高频通信 。

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图六 地球电离层对高频无线电波的反射
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图七 电离层的示意图,注意最下方的D层只在白天存在
HF的另一个缺点是与VHF/UHF相比,它可以承载的数据量(传输速率)有限 。直到最近,高频无线电的数据传输速率可能仍未超过9.6Kbps 。这与UHF通信可以承载的每秒兆比特(Mbps)的数据速率形成鲜明对比 。
巴雷特通信公司的HF无线电台在亚太地区一直销路良好,它的客户包括孟加拉国、斐济和印度尼西亚等国的武装部队 。该公司表示,其HF收发报机易于使用和维修,且拥有具备竞争力的价格和灵活的培训选择 。该公司将在2020年4月推出新的PRC-4090系列固定式、便携式和车载HF收发报机产品 。新产品能够处理基于互联网协议(Internet Protocol,IP)的数据通信,并拥有易于使用的触摸屏和多种操作语言 。
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图八 巴特雷公司的RPC-4090系列战术高频无线电台
高频通信的复兴高频通信的优势也带来了该领域不断的技术创新 。在去年的DSEI展会期间,柯林斯航空航天(Collins Aerospace)公司展出了其新的URG-IV高频宽带无线电台 。据称,它已接到了来自欧美军方用户的一些订单 。过去,高频无线电的应用由于其带宽限制而受到影响 。传统的高频无线电提供的典型带宽是3KHz 。科林斯公司声称,URG-IV可提供高达48KHz的带宽 。这使无线电能够实时传输IP数据,提供文件传输和视频处理应用 。通过看似很小但仍然很重要的创新,这已经成为可能 。列出高频无线调制解调器要求的美国国防部MIL-STD-188-110B标准为HF传输分配了24KHz的带宽 。该带宽足以承载高达9.6Kbps的数据传输率 。而北大西洋公约组织的STANAG 4539标准规定了高达200KHz的HF带宽 。这使高频无线通信的吞吐量发生了很大的变化:如今,在良好的传播条件下,高频无限通信可以使用带宽48kHz的通信信道达到240Kbps的数据传输速率 。
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图九 科林斯公司的URG-IV高频无线电台
高频通信比其他通信更安全,并且更能抵抗干扰和拦截 。首先,HF通信依赖于最低可用频率(Lowest Usable Frequency,LUF)和最大可用频率(Maximum Usable Frequency,MUF)的限制 。LUF是在给定的时间段内,每月90%的天数都可提供理想信噪比的HF频率;MUF是可以在每月50%的天数进行电离层发射通信的最高HF频率 。根据地点和季节的不同,LUF和MUF并非固定的 。因此,HF通信必须适应当前的LUF / MUF条件 。为了干扰HF通信,必须知道其对手计划使用的HF频率,干扰才有效 。其次,尽管如MIL-STD-188-110B和STANAG 4539所规定的那样,可用的HF带宽已经增加,但是HF传输仍可以占据一个狭窄的频带 。由于HF通信的距离较远,到达目的地时,它们的传输信号可能非常微弱,被电磁噪声所掩盖 。这使得通信情报监听人员很难检测到感兴趣的信号 。
高频通信复兴的另一个原因是卫星通信的脆弱性 。卫星通信正面临日益增长的硬杀伤和电子干扰的危险 。使用地空导弹和杀手卫星对航天器造成的威胁正在日益扩散 。2019年3月27日,印度国防研究与发展组织(Defense Research and Development Organization,DRDO)用DRDO PRV Mk.II地对空导弹进行了反卫星(Anti-Satellite,ASAT)武器的测试 。在该测试中,导弹摧毁了DRDO的Microsat-R地球观测卫星 。
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图十 印度在去年3月进行的反卫星实验
同时,卫星通信也不断成为电子攻击的目标 。据称,俄罗斯陆军装备的Protek公司R-330ZH “居民(Zhitel)”电子战系统能够干扰使用1.525GHz至1.646GHz波段的国际海事卫星和使用1.616GHz至1.626GHz波段的铱星 。鉴于互联网情报的说法,该干扰器可以覆盖从100MHz至2GHz的波段,因此其他许多卫星通信系统也在干扰频段内 。据信,俄罗斯已经在乌克兰和叙利亚战区使用了R-330ZH系统,并向伊朗出口 。


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