電磁頻譜的特性及重要性描述

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一、電磁頻譜的特性

電磁頻譜，指的是電磁波按照頻率或波長分段排列所形成的結(jié)構(gòu)譜系。

一是具有國家主權(quán)性。

電磁頻譜是目前人類唯一理想的無線信息傳輸媒介，屬于國家所有，與土地、森林、礦藏等資源一樣，既是一種稀缺的自然資源，也是決定國家發(fā)展和戰(zhàn)爭勝負(fù)的重要戰(zhàn)略資源。電磁頻譜資源對人類的影響，就像水和太陽一樣不可或缺。我國《物權(quán)法》的第46條至52條，分別規(guī)定了礦藏、土地、森林、野生動植物、頻譜、文物、國防資產(chǎn)的國有屬性，體現(xiàn)了電磁頻譜領(lǐng)域的國家主權(quán)性。其中第50條單獨明確規(guī)定，“無線電頻譜資源屬于國家所有”。頻譜資源的國有屬性這一條是完全單列的，13個字單獨成條在我國的法律中還不多見。

二是具有資源的無限性和使用的有限性。

理論上電磁頻譜是覆蓋0至無窮大赫茲的一種特殊自然資源。按照頻率由低到高的順序，包括無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、伽瑪（γ）射線和宇宙射線。一般意義上，國際電信聯(lián)盟規(guī)劃的可以利用電磁頻譜范圍為10kHz-400GHz，低于這一范圍進入音頻，高于這一范圍進入光波的范圍。但受目前信息技術(shù)水平的限制，可供人類開發(fā)和使用的頻譜只占資源總量的68%。其中，3GHz以下最優(yōu)頻譜，應(yīng)用趨于飽和，發(fā)展空間受限，我軍72%以上的用頻武器裝備和國家78%以上的民用無線電設(shè)備，都集中在3GHz以下，用頻矛盾十分突出；3GHz-10GHz的好用頻譜，應(yīng)用更廣泛，競爭更趨激烈；10GHz-60GHz的可用頻譜，技術(shù)日趨成熟，搶占優(yōu)先使用權(quán)的趨勢更加明顯；60GHz以上待開發(fā)頻譜，開發(fā)利用受技術(shù)和元器件的限制，亟待突破；衛(wèi)星頻率軌道資源的好用頻率瓜分殆盡，“黃金導(dǎo)航頻率”的80%已被美國和俄羅斯率先搶占。

三是具有商業(yè)價值屬性。

英國政府在其發(fā)布的《21世紀(jì)的頻譜管理》白皮書中，明確提出引入頻譜定價、頻譜拍賣、頻譜貿(mào)易等手段，激勵頻譜資源的高效利用和新技術(shù)的研發(fā)。據(jù)不完全統(tǒng)計，1995年至2011年間，美、英、德、法、韓等國為發(fā)展第三代、第四代移動通信網(wǎng)絡(luò)，所拍賣的頻譜價值共計約1300億美元。同時，有研究采用（柯布-道格拉斯生產(chǎn)函數(shù)）實證分析方法，通過對我國1999年至2005年的數(shù)據(jù)進行分析后，測算出頻譜投入對我國GDP增長率的貢獻高達6.3%，頻譜資源投入對經(jīng)濟增長的貢獻率則達到4.61%，已經(jīng)超過人力資本對經(jīng)濟增長的貢獻率。

四是具有“三域”分割的特性。

目前，除了航空無線電導(dǎo)航、遇險搜救、射電天文等業(yè)務(wù)用頻屬于“專屬專用”的保障方式外，其他約90%以上的頻段都由多種無線電業(yè)務(wù)共用，之所以能夠共用，主要由于電磁頻譜具有空間域、時間域、頻率域的三維特性。當(dāng)多種用頻武器裝備密集部署時，電磁波在空域上縱橫交錯、時域上動態(tài)變化、頻域上密集交錯，“三域”重疊問題就很難避免，容易導(dǎo)致用頻裝備電磁通道“撞車打架”，產(chǎn)生自擾、互擾，也容易受到干擾。但三域中只要有一域區(qū)分好，用頻武器裝備之間也就不會干擾?？梢酝ㄟ^區(qū)分使用時段的方法，制定頻譜管制計劃，從時域?qū)用姹苊飧蓴_；可以通過拉開間隔距離的方法，制定部隊（裝備）的部署計劃，從空域?qū)用姹苊飧蓴_；可以通過劃分、規(guī)劃、分配和指配頻率的方法，制定用頻方案，從頻域?qū)用姹苊飧蓴_。

五是具有開放性。

電磁波無疆無界，看不見，摸不著，跳動于無形空間，滲透在每個角落。電磁頻譜資源為人類共同擁有，國際共用、軍地共用、敵我共用，只要符合國際的劃分規(guī)定就可以，人們把它概括為電波傳播無國界。電磁輻射源可以來自太空、空中、海上、地面、海中，來自我方和敵方，來自軍用和民用，來自不同平臺和設(shè)備，各類用頻武器裝備易受自擾互擾、有意干擾或無意干擾，這就帶來了復(fù)雜的電磁環(huán)境。

六是電磁環(huán)境是否復(fù)雜具有相對性。

復(fù)雜電磁環(huán)境是指在一定的空間域、時間域和頻率域上，多種電磁信號同時存在，對武器裝備運用和作戰(zhàn)行動產(chǎn)生一定影響的電磁環(huán)境。電磁環(huán)境可以是簡單的，也可以是復(fù)雜的。簡單的電磁環(huán)境對用頻裝備A的影響可能是簡單的，但對用頻裝備B的影響就可能是復(fù)雜的。因而“復(fù)雜電磁環(huán)境”中的“復(fù)雜”是對電磁環(huán)境的一種相對描述，是人們對電磁環(huán)境的一種主觀認(rèn)識程度。通常將造成下述兩種情況的的電磁環(huán)境稱為復(fù)雜電磁環(huán)境。一是敵方的電磁干擾壓制，己方的電子信息裝備抗敵電磁干擾壓制的能力弱；二是己方的電子信息裝備的電磁兼容性差，電磁管控不力。如果用頻裝備的作戰(zhàn)效能不會因為電磁環(huán)境的影響而下降，這時的電磁環(huán)境就不應(yīng)該稱為復(fù)雜電磁環(huán)境。所以，從本質(zhì)上來說，復(fù)雜電磁環(huán)境未必“復(fù)雜”，我們不應(yīng)該糾結(jié)于電磁環(huán)境怎么復(fù)雜，更應(yīng)該研究電子信息裝備在戰(zhàn)場電磁環(huán)境中的適應(yīng)能力。

七是具有可控性。

電磁頻譜資源存在于作戰(zhàn)的全時空，作用于戰(zhàn)爭的全要素，貫穿于作戰(zhàn)的全過程。頻段越來越擁擠，頻譜需求越旺盛，頻譜資源供需矛盾的現(xiàn)象越來越突出。我們可以通過“開源節(jié)流”的方式緩解上述矛盾，開源是通過采用先進信號傳輸技術(shù)、提高用頻設(shè)備工藝水平等手段，推動電子信息裝備在高頻段的應(yīng)用，并加大我軍在國際上的競爭能力，搶占衛(wèi)星頻軌資源；節(jié)流是前端做好頻譜資源規(guī)劃，統(tǒng)籌管理好頻譜資源的使用，后端對在用和退役裝備節(jié)余下來的頻譜資源進行重新規(guī)劃。其中，美國提出的頻譜碎片整理技術(shù)，歐洲開發(fā)的“頻譜池”技術(shù)，都是將不連續(xù)的頻譜資源收集整合，提高頻譜的使用效益。

二、對電磁頻譜重要性描述

（1）頻譜和子彈一樣重要。

（2）21世紀(jì)將是頻譜戰(zhàn)的時代。

（3）頻譜是一種無形的戰(zhàn)斗力，并且是可與火力機動力相提并論的新型戰(zhàn)斗力。

（4）電磁頻譜將是唯一能支持機動作戰(zhàn)、分散作戰(zhàn)和高強度作戰(zhàn)的重要載體，是未來戰(zhàn)場上影響戰(zhàn)爭勝負(fù)的重要因素。

（5）通過支持各類用頻裝備，電磁頻譜已經(jīng)成為現(xiàn)代戰(zhàn)爭打通遠(yuǎn)程機動作戰(zhàn)行動“情報鏈、指揮鏈、打擊鏈、保障鏈”回路的唯一媒質(zhì)，進而達成遠(yuǎn)程決策、實時指揮、臨機處置的作戰(zhàn)目的。

（6）3GHz以下最優(yōu)頻譜，應(yīng)用趨于飽和，發(fā)展空間受限；3GHz-10GHz的好用頻譜，應(yīng)用更廣泛，競爭更趨激烈；10GHz-60GHz的可用頻譜，技術(shù)日趨成熟，搶占優(yōu)先使用權(quán)的趨勢更加明顯；60GHz以上待開發(fā)頻譜，期待新的突破。如，我國公眾移動通信的頻譜需求要在現(xiàn)有基礎(chǔ)上還需增加1600MHz，并且都基本集中在5GHz以下，對我軍相關(guān)頻段的用頻裝備影響將會更加突出。

（7）電磁波是什么？電磁頻譜又是什么？物理世界有這樣一種奇特的現(xiàn)象，交變電流在周圍空間會產(chǎn)生交變磁場，變化的電場和磁場相互聯(lián)系，形成了交變的電磁場，并能脫離其產(chǎn)生的波源向遠(yuǎn)處傳播，這種在空間以一定速度傳播的交變電磁場就是電磁波。

（8）電磁頻譜是目前人類唯一的無線信息傳輸媒介，屬于國家所有，與土地、森林、礦藏等資源一樣，既是一種稀缺的自然資源，也是決定國家發(fā)展和戰(zhàn)爭勝負(fù)的重要戰(zhàn)略資源。電磁頻譜資源對人類的影響，就像水和太陽一樣不可或缺。

（9）電磁頻譜是支撐作戰(zhàn)必須的戰(zhàn)略資源，其存于無形，輕于無量，是信息化戰(zhàn)爭之魂。電磁頻譜資源存在于作戰(zhàn)的全時空，作用于戰(zhàn)爭的全要素，貫穿于作戰(zhàn)的全過程?？梢哉f，未來信息化作戰(zhàn)，誰贏得了制電磁權(quán)，誰就掌握了戰(zhàn)場的主動權(quán)。

（10）美國前參謀長聯(lián)席會議主席托馬斯·穆勒曾說：“如果發(fā)生第三次世界大戰(zhàn)，獲勝者必將是最善于控制和運用電磁頻譜的一方。

（11）電磁頻譜在經(jīng)濟、軍事等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，使其逐漸從后臺走向前臺，世界范圍內(nèi)的頻譜和衛(wèi)星軌道資源爭奪日益激烈，電磁空間成為各方搏殺的主要戰(zhàn)場。各國競相完善相關(guān)法規(guī)，最大限度地維護本國的電磁頻譜空間利益，極力推進電磁頻譜資源市場化和國際化。美國人講：“頻譜是一個國家的主權(quán)?！?/p>

（12）面對頻譜資源競爭日益激烈的嚴(yán)峻形勢，中央軍委指出：“時代的進步和我國的發(fā)展，使我們的國家安全利益逐漸超出傳統(tǒng)的領(lǐng)土、領(lǐng)海、領(lǐng)空范圍，不斷向海洋、太空、電磁空間擴展和延伸。太空安全、海洋安全、電磁空間安全，已成為國家安全的重要領(lǐng)域?！?/p>

（13）目前，世界用頻業(yè)務(wù)需求膨脹，頻譜資源緊張，思科Visual Networking Index（VNI）研究報告指出：“由于具備移動互聯(lián)網(wǎng)功能的移動產(chǎn)品的視頻應(yīng)用和相關(guān)服務(wù)日趨普及，2015年的全球移動數(shù)據(jù)流量比2010年上升26倍，達到每月6.3EB(exabyte，艾字節(jié)，1EB=2的60次方byte)或每年75EB?！?/p>

三、頻譜與裝備之間關(guān)系的重要性描述

（1）二戰(zhàn)期間，英國憑借使用短波頻段的“本土鏈”雷達贏得了20分鐘寶貴的空襲預(yù)警時間，以約900架戰(zhàn)機擊潰了德國2600架戰(zhàn)機的瘋狂進攻。

（2）甚低頻、極低頻通信技術(shù)的應(yīng)用，使?jié)撏茉趲资⑸习倜咨畹乃陆邮罩噶睿岣吡藵撏У碾[蔽性和戰(zhàn)斗力。1972年，美軍在遠(yuǎn)隔4600公里的距離上，實現(xiàn)了與水下120米深處的核潛艇通信。據(jù)了解，美軍目前的3kHz以下極低頻技術(shù)，可達成水下400米深的對潛通信。

（3）1991年，美軍在海灣戰(zhàn)爭中向伊拉克發(fā)射了一枚配備非核爆電磁脈沖彈頭的戰(zhàn)斧巡航導(dǎo)彈，攻擊了伊拉克防空指揮中心的電子系統(tǒng)。1999年，美軍在對南聯(lián)盟的轟炸中，使用了尚在試驗中的電磁微波武器，癱瘓南通信設(shè)施3個多小時。2003年，美軍又用電磁脈沖彈空襲了伊拉克國家電視臺，造成其轉(zhuǎn)播信號中斷。

（4）2011年的5月，美軍擊殺本·拉登的“海王星之矛”行動就是電磁頻譜支撐現(xiàn)代作戰(zhàn)的一個經(jīng)典例證。此次行動，由美軍阿富汗賈拉拉巴德的聯(lián)合行動中心，通過衛(wèi)星通信指揮海豹突擊隊實施，在距白宮萬里之遙的巴基斯坦阿伯塔巴德，無人機將突擊隊的行動過程視頻通過衛(wèi)星通信系統(tǒng)回傳白宮情況室、五角大樓指揮中心和聯(lián)合行動中心。海豹第6小隊隊長利用超短波單兵電臺現(xiàn)場指揮，最終達成作戰(zhàn)目的。需要說明的是，每個海豹突擊隊員的通信裝備是“陸地勇士”單兵系統(tǒng)，使用甚高頻、特高頻頻段，與特戰(zhàn)空勤團、聯(lián)合行動中心之間進行作戰(zhàn)協(xié)同、態(tài)勢分發(fā)和情報共享，其他武器系統(tǒng)加裝熱成像儀、數(shù)字?jǐn)z像機、激光測距瞄準(zhǔn)器等用頻設(shè)備，工作頻段已突破無線電頻譜3000吉赫茲的上限，支持自動解算彈道、自動填裝靈敏彈藥、自動跟蹤瞄準(zhǔn)，進而選擇動能殺傷或凌空爆破殺傷等打擊手段。

（5）英阿馬島之戰(zhàn)，號稱英海戰(zhàn)利器和艦隊驕傲象征的“謝菲爾德”號巡洋艦，因衛(wèi)星通信和雷達系統(tǒng)互不兼容，只能輪流開機工作，被阿根廷“超級軍旗”飛機抓住戰(zhàn)機，發(fā)射“飛魚”式導(dǎo)彈所擊沉。

（6）第5次中東戰(zhàn)爭，以色列利用事先截獲的敘利亞軍隊雷達和“薩姆”導(dǎo)彈發(fā)射的頻譜參數(shù)，作戰(zhàn)中，僅用6分鐘就將其駐守在貝卡谷地的19個“薩姆”防空導(dǎo)彈陣地徹底摧毀。

（7）2011年12月，伊朗采用首先干擾壓制RQ－170隱身無人偵察機測控鏈路，迫其轉(zhuǎn)入依賴衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)自主飛行，然后對機載衛(wèi)星導(dǎo)航設(shè)備實施位置欺騙，誘導(dǎo)其落于伊朗境內(nèi)。

四、電磁頻譜管理的重要性描述

（1）1967年，美軍“福萊斯特”航母在執(zhí)行某次軍事任務(wù)時，艦載F-4“鬼怪”式戰(zhàn)機受該艦雷達波束照射干擾，飛機懸掛的空地火箭彈被意外點火發(fā)射，擊中艦上1架A-4“天鷹”式攻擊機的副油箱，導(dǎo)致一系列連鎖爆炸，造成134人喪生、64人重傷、27架飛機損毀。

（2）1980年4月，美派聯(lián)合特遣部隊和當(dāng)?shù)貏e動隊共同執(zhí)行營救駐伊大使館人質(zhì)任務(wù)。在其撤離途中，由于和別動隊的通信設(shè)備（調(diào)頻電臺）互不兼容，用頻協(xié)同失誤，造成1架直升機與運輸機相撞，亡8人、損失2億美元，對卡特政府打擊沉重。

（3）未來的戰(zhàn)場頻譜規(guī)劃系統(tǒng)主要有以下幾個方面的發(fā)展趨勢。一是覆蓋全維度，實現(xiàn)全方位、全頻段、全要素的作戰(zhàn)頻譜規(guī)劃。二是嵌入聯(lián)合作戰(zhàn)全過程，強調(diào)頻譜輔助作戰(zhàn)決策。要求作戰(zhàn)頻譜規(guī)劃與聯(lián)合作戰(zhàn)體系相融合，進入作戰(zhàn)指揮員“視野之內(nèi)”，能像指揮控制火力使用一樣組織管理電磁頻譜的使用，能通過創(chuàng)新的頻譜分析手段和方式為聯(lián)合指揮人員提供戰(zhàn)場頻譜決策支持信息，提升戰(zhàn)場電磁空間的籌劃、指揮及協(xié)同能力。三是突出多兵種聯(lián)合作戰(zhàn)，強化用頻協(xié)同運用。要求作戰(zhàn)頻譜規(guī)劃能同時應(yīng)用于作戰(zhàn)、通信、情報、電抗、技偵、氣象水文等部門，服務(wù)于各軍種，解決各部門和各軍種之間的用頻協(xié)調(diào)問題，改變傳統(tǒng)的專屬專用和條塊切割的頻率保障方式，精確開展用頻籌劃，高效組織用頻協(xié)同，提高頻譜資源使用效率。四是強調(diào)數(shù)據(jù)先行，實現(xiàn)動態(tài)和實時的作戰(zhàn)頻譜規(guī)劃。要求作戰(zhàn)頻譜規(guī)劃能依托精細(xì)化的頻譜數(shù)據(jù)、模型、知識，通過實時分析和比對，能及時主動地發(fā)現(xiàn)潛在頻率沖突和干擾，利用靈活的規(guī)則和策略來動態(tài)調(diào)整部隊用頻，避免沖突和干擾，保障作戰(zhàn)行動實施。五是強化技術(shù)研究，體現(xiàn)自動化和智能化的作戰(zhàn)頻譜規(guī)劃。要求作戰(zhàn)頻譜規(guī)劃能結(jié)合現(xiàn)有云計算、數(shù)據(jù)挖掘、人機結(jié)合智能決策技術(shù)、可視化推演分析等新技術(shù)，實現(xiàn)自動化數(shù)據(jù)采集、智能化決策分析，使未來的作戰(zhàn)頻譜規(guī)劃系統(tǒng)操作更簡便、功能更強大、保障更簡單。

（4）數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)在頻管工程應(yīng)用中包含以下幾個方面：數(shù)據(jù)特征化可以應(yīng)用到信號分析中，便于技術(shù)人員更好的分析信號；分類技術(shù)可以應(yīng)用到頻譜監(jiān)測中，以便更好的查找干擾；聚類技術(shù)可以應(yīng)用到頻譜分配中，以便更好的分配頻率；關(guān)聯(lián)分析可以應(yīng)用到頻管決策中，以便提高輔助決策的水平。

五、電磁環(huán)境復(fù)雜≠復(fù)雜電磁環(huán)境

電磁環(huán)境是一種客觀存在，早已有之。從理論上講，戰(zhàn)場電磁環(huán)境日益復(fù)雜是戰(zhàn)爭形態(tài)由機械化戰(zhàn)爭向信息化戰(zhàn)爭演變的必然結(jié)果。信息化條件下，電子設(shè)備和信息化武器裝備在戰(zhàn)場上使用空前廣泛，數(shù)量眾多的電磁輻射體集結(jié)在一定的作戰(zhàn)地域，敵方與己方的、對抗的與非對抗的各種電磁信號充斥于一定的作戰(zhàn)空間，客觀上就形成了一個密集錯綜、動態(tài)變幻的電磁環(huán)境，從而使戰(zhàn)場電磁環(huán)境呈現(xiàn)出復(fù)雜化的態(tài)勢。

當(dāng)然，科學(xué)分析起來，形成復(fù)雜電磁環(huán)境的主要原因不外乎有兩個方面：一是敵方的電磁干擾壓制，己方的電子設(shè)備和信息化武器裝備抗敵電磁干擾壓制的能力低。二是己方的電子設(shè)備和信息化武器裝備的電磁兼容性差、電磁頻譜分配和管控不力，造成電磁信號的自擾或互擾現(xiàn)象嚴(yán)重。由此可見，信息化條件下戰(zhàn)場上的電磁環(huán)境復(fù)雜絕不等于復(fù)雜電磁環(huán)境。

美、俄等世界主要國家正是基于這樣的認(rèn)識，都很重視從源頭上解決電磁環(huán)境復(fù)雜的問題，防止戰(zhàn)場電磁環(huán)境復(fù)雜演變?yōu)閺?fù)雜電磁環(huán)境。一是注重從頂層制定電子設(shè)備和信息化武器裝備的電磁兼容性與抗干擾、抗毀傷能力的技術(shù)指標(biāo)。早在上世紀(jì)七八十年代，美、蘇等國就制定了從電子元器件、零部件到坦克、飛機、艦船等電子設(shè)備和信息化武器裝備的防電磁脈沖輻射能力和電磁兼容性的技術(shù)指標(biāo)，并在交付部隊前進行嚴(yán)格的驗證考核。二是建立權(quán)威管理體系，加強對電磁頻譜的科學(xué)分配和有效管控。美、蘇等國在上世紀(jì)六十年代就設(shè)立了軍地聯(lián)合的權(quán)威機構(gòu)，先后制定頒布了一系列頻譜管理法規(guī)，形成了一整套電磁頻譜的分配和管理規(guī)章。

防止和解決將“戰(zhàn)場電磁環(huán)境復(fù)雜”演變?yōu)椤皯?zhàn)場復(fù)雜電磁環(huán)境”問題的有效之道很多，當(dāng)務(wù)之急一是給電子設(shè)備和信息化武器裝備罩上“金鐘罩”，增強抗敵電磁干擾和電磁毀傷能力；二是增強武器裝備和信息系統(tǒng)的電磁兼容性，以及嚴(yán)格電磁頻譜的分配與管控，使它們在共同的電磁環(huán)境中能夠和諧工作而不影響各自的功能、性能，消除電磁信號的自擾和互擾。

當(dāng)前，強化復(fù)雜電磁環(huán)境下的軍事訓(xùn)練已成為我軍由傳統(tǒng)訓(xùn)練模式向信息化條件下訓(xùn)練模式轉(zhuǎn)變的重要抓手，必須下大力氣抓好。但需要強調(diào)和引起足夠重視的是，訓(xùn)練并不能解決“戰(zhàn)場復(fù)雜電磁環(huán)境”的問題，要根除這一痼疾，必須采取果斷措施從源頭上解決電磁環(huán)境復(fù)雜的問題，否則，極易出現(xiàn)高新電子裝備和信息化武器裝備配發(fā)越多，電磁環(huán)境就會越復(fù)雜的尷尬局面。

編輯：黃飛

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