通信領(lǐng)域成就之一：散射通信

散射通信是指利用對(duì)流層及電離層中的不均勻性對(duì)電磁波產(chǎn)生的散射作用，進(jìn)行的超視距通信。分電離層散射通信，對(duì)流層散射通信和流星余跡通信。經(jīng)過(guò)散射的電波能量向多個(gè)方向發(fā)送，在超視距遠(yuǎn)方接收點(diǎn)的信號(hào)能量將很微弱并有衰落現(xiàn)象，因此在散射通信系統(tǒng)中需要大功率發(fā)射機(jī)、高增益天線(xiàn)和高靈敏度接收機(jī)，并采用分集接收方式。

由于散射通信單跳跨距遠(yuǎn)、抗毀、抗擾和抗截獲能力強(qiáng)，具有跨越山丘、海灣、沙漠等復(fù)雜地形進(jìn)行全天候可靠通信等特點(diǎn)，因此在軍事通信一直受到高度重視。美國(guó)、俄羅斯等國(guó)一直在持續(xù)不斷的發(fā)展散射通信技術(shù)、更新散射裝備，散射通信已成為各國(guó)戰(zhàn)略、戰(zhàn)區(qū)及戰(zhàn)術(shù)通信網(wǎng)中不可或缺的重要通信手段。

從技術(shù)的角度來(lái)看，散射通信是早期雷達(dá)技術(shù)的一個(gè)分支，因?yàn)槠涫褂昧死走_(dá)最基本的原理，也就是通過(guò)向相應(yīng)的目標(biāo)（大氣層的對(duì)流層）發(fā)射電磁波并接收回波來(lái)確定目標(biāo)的信息。在散射通信中，照射到對(duì)流層中的電磁波，在遇到湍流、氣旋、云團(tuán)等不均勻介質(zhì)時(shí)會(huì)向著各個(gè)方向散射，這其中朝斜前方向射去的電磁波是能達(dá)到很遠(yuǎn)地方的（300-1000千米）。當(dāng)遠(yuǎn)處高靈敏的接收機(jī)，將散射來(lái)的微弱電磁波接收下來(lái)，從而實(shí)現(xiàn)了通信。

對(duì)散射通信來(lái)說(shuō)，對(duì)流層中的介質(zhì)越多通信效果自然也越好，因此通常越靠近赤道的地方上空的對(duì)流運(yùn)動(dòng)旺盛，對(duì)流層也相對(duì)較厚，散射通信效果越好，比如說(shuō)散射通信在海南使用要比在東北性能表現(xiàn)更好。

相對(duì)于依賴(lài)電離層的短波通信，對(duì)流層的散射不懼怕高空核爆。恰恰相反，核爆沖擊波所引發(fā)的湍流和氣旋會(huì)更活躍，給對(duì)流層散射通信更為有利。同時(shí)，散射通信也不會(huì)受到雷電、太陽(yáng)黑子、極光等的影響，所以散射通信系統(tǒng)的抗毀性極強(qiáng)，傳輸?shù)目煽慷葮O高。

對(duì)流層散射通信的容量雖然比不上衛(wèi)星通信，但也要比短波通信大很多，達(dá)到16兆比特/秒。采用了方向性好的圓形拋物面天線(xiàn)，散射通信的發(fā)射波束很尖銳，方向性很集中，防偵聽(tīng)和抗干擾能力較強(qiáng)。

散射通信最大的不足是其信號(hào)衰落和傳輸損耗太大，所以不得不采用千瓦級(jí)大功率發(fā)射機(jī)、高增益天線(xiàn)、高靈敏度接收機(jī)、多副發(fā)射和接收天線(xiàn)。這就給對(duì)散射通信設(shè)備的小型化帶來(lái)巨大障礙，特別是在早期，設(shè)備的體積和功率都已經(jīng)達(dá)到了恐怖的程度。圖為俄羅斯境內(nèi)廢棄的散射通信站。

散射通信系統(tǒng)主要由散射通信機(jī)、供電設(shè)備、交換機(jī)以及其它一些相應(yīng)配套設(shè)備組成，其研發(fā)難度還是比較大的。目前的研制單位集中在極少數(shù)的幾家中，如美國(guó)的雷錫恩、俄羅斯的莫斯科無(wú)線(xiàn)電以及我國(guó)的電子科技集團(tuán)。圖為中國(guó)電子科技集團(tuán)展出的點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)小型散射系統(tǒng)模型。

散射通信系統(tǒng)興起于50年代，那時(shí)衛(wèi)星才剛上天不久，作為當(dāng)下主流的軍事通信方式的衛(wèi)星通信尚無(wú)從談起。所以美蘇兩極的技術(shù)較量就在散射通信、當(dāng)時(shí)最為重要的軍用通信領(lǐng)域展開(kāi)。蘇聯(lián)和美國(guó)以散射通信系統(tǒng)來(lái)建立橫亙本土，并與盟國(guó)相連的完整的通信鏈路網(wǎng)絡(luò)，整個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)的跨度之長(zhǎng)、工程之浩大都令人嘆為觀止。

1955年，美國(guó)在阿拉斯加冰封的大地上開(kāi)始了第一座散射通信系統(tǒng)的巨型天線(xiàn)陣的建設(shè)，到了1958年，美國(guó)終于從西起阿留申群島通過(guò)加拿大北海岸地區(qū)與本土建立了包含71座巨型天線(xiàn)陣的“White Alice”散射通信網(wǎng)絡(luò)。

“White Alice”散射通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)擁有3種規(guī)格的天線(xiàn)尺寸，分別對(duì)應(yīng)不同的發(fā)射功率。其中最大的天線(xiàn)口徑達(dá)到了37米，有10層樓那么高，擁有50千瓦的超大功率發(fā)射機(jī)。這個(gè)功率，完全可以將從前面飛過(guò)的鳥(niǎo)殺死。

同時(shí)期，在美國(guó)的支持下，挪威、丹麥、西德、英國(guó)、荷蘭、法國(guó)、希臘和土耳其等國(guó)的沿線(xiàn)開(kāi)始建設(shè)供歐洲盟軍司令部使用的“Ace High”散射通信網(wǎng)絡(luò)。該系統(tǒng)共由49個(gè)站點(diǎn)組成，總跨度達(dá)14000千米。除此之外，加拿大、澳大利亞、日本等國(guó)也都建立了橫跨全境的大規(guī)模散射通信網(wǎng)絡(luò)，由此可見(jiàn)當(dāng)時(shí)各國(guó)對(duì)這一戰(zhàn)略級(jí)通信技術(shù)的重視程度。

蘇聯(lián)在60年代修建了“地平線(xiàn)”對(duì)流散射網(wǎng)絡(luò)，站點(diǎn)自東向西橫跨全境。蘇聯(lián)與其陣營(yíng)的華約國(guó)家也采用類(lèi)似方式建立了戰(zhàn)略通信體系。而且在蘇軍中散射通信系統(tǒng)的運(yùn)用比例上更高，分別占其戰(zhàn)略與戰(zhàn)術(shù)通信裝備比重的30%和40%。與美國(guó)的一樣，這些散射通信系統(tǒng)的巨型天線(xiàn)現(xiàn)今已多半廢弛，或站點(diǎn)拆除或成為景點(diǎn)。

隨后60年代中后期，衛(wèi)星通信憑借著覆蓋范圍廣、通信容量大、傳輸質(zhì)量好和可靠性高等諸多方面的優(yōu)勢(shì)迅速取代了散射通信的主導(dǎo)地位。但轉(zhuǎn)眼進(jìn)入本世紀(jì)后，對(duì)衛(wèi)星的軟硬干擾/殺傷手段逐漸在豐富，衛(wèi)星通信的一些弊端逐步顯現(xiàn)。

光纖通信是軍事通信方式的新起之秀，但發(fā)展之快技術(shù)上已步入了第三代，其超大的信息容量、良好的保密性和抗干擾能力，迅速取代了50年代利用散射通信技術(shù)建立的預(yù)警網(wǎng)絡(luò)。只不過(guò)光纖通信覆蓋范圍有限，只能承擔(dān)起主干線(xiàn)路傳輸?shù)娜蝿?wù)，在許多條件下還需要衛(wèi)星通信以及散射通信等其他方式的承接傳遞。圖為我國(guó)海軍的新型布纜船。

和散射通信工作方式類(lèi)似的短波通信，是通過(guò)在大氣層中電離層的折射來(lái)實(shí)現(xiàn)通信的。短波通信也曾在各國(guó)陸軍和海軍艦艇中曾被廣泛使用，后來(lái)衛(wèi)星通信的出現(xiàn)同樣對(duì)其產(chǎn)生了不小沖擊。只不過(guò)短波通信憑借設(shè)備簡(jiǎn)單、成本低廉、機(jī)動(dòng)靈活、抗毀性強(qiáng)、可迅速組網(wǎng)等的優(yōu)勢(shì)重新獲得重視，仍是當(dāng)今遠(yuǎn)距離通信不可或缺的手段之一。只不過(guò)微波通信的數(shù)據(jù)通信速率只有2.4千比特/秒，僅相當(dāng)于家庭寬帶最普通上網(wǎng)速率的十分之一。

而近年來(lái)得到較快發(fā)展的微波中繼通信，傳輸容量則要比散射通信大得多，傳輸質(zhì)最也更高。只不過(guò)微波通信作用距離近，遠(yuǎn)距離傳輸時(shí)需要中繼站，不適宜像短波通信和散射通信那樣伴隨機(jī)動(dòng)部隊(duì)作戰(zhàn)。所以說(shuō)，較于其他軍事通信方式，散射通信技術(shù)上并不落伍。雖說(shuō)各有千秋，但散射通信的一些優(yōu)勢(shì)優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)在其他通信方式上實(shí)現(xiàn)了。

衛(wèi)星、光纖、微波等高速通信手段，設(shè)備復(fù)雜，建設(shè)周期長(zhǎng)，維護(hù)費(fèi)用高。特別是需地面中心站，一旦中心站在戰(zhàn)時(shí)受損被毀，通信就會(huì)立刻癱瘓。而像散射通信，建設(shè)投入小、組網(wǎng)靈活、后期維護(hù)費(fèi)用低，在通信衛(wèi)星和有線(xiàn)傳輸網(wǎng)絡(luò)被摧毀、敵方電子干擾強(qiáng)烈的情況下，仍可以安全可靠的完成信息的傳輸任務(wù)。圖為蘇俄裝備的戰(zhàn)術(shù)級(jí)散射通信設(shè)備。

所以在80年代末，散射通信的使用轉(zhuǎn)向以體積較小的戰(zhàn)術(shù)級(jí)通信為主。在隨后爆發(fā)的海灣戰(zhàn)爭(zhēng)和車(chē)臣戰(zhàn)爭(zhēng)中，美俄兩國(guó)的散射通信設(shè)備都在戰(zhàn)斗中發(fā)揮了重要作用。AN/TRC-170是目前美軍裝備的唯一散射通信裝置，雖然服役時(shí)間已經(jīng)較長(zhǎng)，但也在不斷升級(jí)。在海灣戰(zhàn)爭(zhēng)中，百余部該型散射裝備投入戰(zhàn)場(chǎng)，取得了良好的效果。

利用較大的信息傳輸容量和適應(yīng)野外條件下作戰(zhàn)的優(yōu)勢(shì)，可用于國(guó)土防空、快速反應(yīng)部隊(duì)指揮以及應(yīng)急通信等情況，例如配屬空軍部隊(duì)是目前散射通信系統(tǒng)在公開(kāi)資料中出現(xiàn)頻率較高的，通過(guò)散射通信將防空系統(tǒng)與上級(jí)指揮中心或全軍光纖網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)了鏈接。

軍用散射通信的最新發(fā)展

隨著科技的不斷發(fā)展，軍用散射通信也在不斷進(jìn)步，以適應(yīng)現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)的需要，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：裝備小型化，大功率發(fā)射機(jī)、大口徑天線(xiàn)和高山建站是傳統(tǒng)散射通信不能回避的3個(gè)問(wèn)題，但是這都是現(xiàn)代機(jī)動(dòng)作戰(zhàn)所不能適應(yīng)的。隨著天線(xiàn)小型化、固態(tài)功放和數(shù)字通信技術(shù)的進(jìn)步，散射設(shè)備小型化已經(jīng)成為可能，單兵智能化、背負(fù)式散射通信電臺(tái)已經(jīng)在研制之中。

微波散射一體化，能夠同時(shí)兼有微波傳輸和散射傳輸?shù)墓δ?，?dāng)通信距離為視距且無(wú)阻擋時(shí)，可采用視距微波鏈路；當(dāng)距離超出視距或者尚未超出視距，但是中間有山丘等障礙物遮擋，可采用散射鏈路，用這種一體化設(shè)備組建野戰(zhàn)通信網(wǎng)，可以大大增強(qiáng)通信網(wǎng)的機(jī)動(dòng)性和抗毀能力。

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