戰場武器系統與技術 - 第6冊：指揮、控制與通信

J-20

序言
A．M．威爾科克斯　M．G．斯萊德　P．A．拉姆斯戴爾 [英國]

本冊介紹了軍事指揮、控制與通信系統方面的基礎知識與理論，是專為想要擴大這方面專業知識的人員編寫的。本冊研究了現在和將來的通信技術，以便使讀者能了解通信對指揮與控制的重要保障作用。本冊論述了通信在電子戰影響越來越嚴重的條件下所出現的各種問題。因為通信在戰場上起著至關重要的作用，所以對那些使用指揮、控制與通信系統的人們來說，很好地了解通信問題是非常重要的。
　　
什裏弗納姆                                                     
1983年3月

                                                                                                                                                                                  傑弗裏·李

引言
　　
在任何戰場上，一個指揮官必須能指揮和控制他的部隊，才能最佳地運用其所屬的資源。指揮、控制與通信系統同各種武器系統之間歷來存在著一條明晰的分界線。在現代戰爭中，武器系統的移動是快速的，這就意味著反應必須同等迅速，只有把命令迅速地下達到指揮官所管轄的部隊時方能獲得這樣的速度，這就要依靠那些為指揮官們正日益信賴的良好的無線電通信了。
　　
軍事參謀部門在執行指揮、控制和情報任務過程中，越來越多地裝備使用了各種自動數據處理設備。通信系統為這些自動數據處理設備提供了可靠的信道，並使為下達作戰決心提供基礎材料的各個分布式數據庫能保持準確而協調地工作。
　　
本書內容的重點是通信系統，因為通信系統是有效地協調處理指揮、控制與通信方針政策的骨幹系統。

指揮、控制與通信的要素
　　
控制論是一門關於動物及機械的控制與通信過程的理論。軍事上指揮和控制的含義是指通過收發信息對事件和過程實施控制，而且與控制論的原理直接相關。戰場上的指揮官是通過各種控制論的或反饋的環鏈實施指揮和控制的，這些環鏈包括以下幾個要素。

(1)監視。指揮官總是希望能從各方面的人員和各種各樣的探測設備處得到有用的情報。
(2)通信。如果有合適的通信系統，指揮官及其參謀機構所需的數據就能傳送到他們那裏。
(3)數據處理與管理。輸往司令部的原始數據和信息必須傳送給那些需要數據和信息的人員，經篩選、處理後再以某種合適的
    形式展示給指揮官或參謀軍官們，他們將據此而采取行動。在野戰部隊司令部裏，數據處理自動化的發展趨勢正在日益增
   長。
(4)下達決心。這是一件由指揮官在其參謀機構輔助下做的事情。司令部的編制組成、內部通信設施以及下達決心用的各種輔助
     設備等，都是此項活動的重要因素。
(5)通信。這是在控制論環鏈中唯一出現兩次的要素。通信系統要傳送下達決心後所制定的命令，通信系統要把信息傳送給司令
    部，兩者是同等重要的。可以對通信系統作下述公正的評價：它對指揮和控制來說具有雙倍的重要性，既必須傳送命令信
    息，還要回送控制信息。
(6)行動。偵察、自動數據處理、通信以及控制論環鏈中其他組成要素的目的是指出行動。行動是指揮和控制系統的最終產物。
　　
從對指揮和控制的分析中可清楚地知道，通信是指揮控制環鏈中至關重要的因素。因此，用戶必須對自己的通信系統懂得足夠多的知識，才能從中獲得最大益處。如果通信系統要在戰鬥中確實有效，那麼通信系統必須是抗毀性好的、適應性強的、可靠的、保密的與互通性好的系統。

系統的研究
　　
隨著技術的進展，單個的設備也更加復雜了。對於電信設備的用戶或某個裝備采辦機構來說，從整體上去考慮一個系統顯得越來越重要了。他們必須能精密地去評價系統的性能而不必去考慮設計上的細節問題。本書作了這樣的探討，與其研究單個設備的詳情還不如去研究系統，但為了能評價一個系統，了解一些原理性的技術知識是必需的。
　　
通信系統的作用是將信息從一個地方準確地傳送到另一個地方。過去，一個通信系統的終端點是人，這在現今也並不罕見，但隨著自動數據處理系統與自動武器控制系統的誕生，許多終端將是機器了。衡量一個通信系統的性能是看它傳遞信息的效率，由下列參數描述。
　　
(1)準確度，可用話音的質量來度量，在數據系統中用誤碼率來衡量。
(2)傳輸信息的數量。
(3)傳輸信息的速度。
　
這些參數是可以測量的，是設計一個系統用的基本標準，通信系統的最終結構形式也同這些參數有關。

通信系統
　　
一般的通信系統有以下幾個組成部分，如圖1.1所示。


軍事圖書館-戰場武器系統與技術·第6冊 指揮、控制與通信

(1)信息源。它產生的信息可以是話音語言或書面文字，也可以是某種形式的數據。
(2)發射機。發射機將信息轉變為適合於在通信信道上以某種形式傳送的信號。
(3)通信信道。通信信道是將信號從發射機傳送到接收機的媒介。信道可以是無線電電路，或是直接相連的有線電線路。
(4)接收機。接收機是處於發射機對立面的設備，它將接收到的信號恢復為信息，並將此信息傳送到收信目的地，該目的地可能
    是揚聲器、電傳打字機或計算機的數據庫。
　　
所有通信信道都有一個不好的特性，就是會給所傳送的信號附加上噪聲。有害的噪聲在電話裏會引起話音失真，在電報信息或數據信息中能引起誤碼。

電磁波頻譜
　　
軍用通信系統中使用的電磁波頻譜如圖1.2所示。


必須把電磁波頻譜視為電信的重要資源。可用於通信的那部分頻譜已向波長越來越短的頻段發展，部分的原因是波長較長的頻段內已變得非常擁擠。為了適應民間用戶的需要，軍事部門各用戶使用的電磁波頻譜均被嚴格的限於某些頻段內。即使在軍用頻段中，各個指揮、控制與通信系統同諸如制導武器系統、偵察設備、艦船與飛機等其他用戶之間，為使用有限的可用頻率亦有激烈的競爭。敵方的各種系統也要使用電磁波頻譜中的一些相同的頻段，而且還會破壞性地使用該頻譜以阻止我方使用。這樣一來，頻率的劃分便成了一個日益困難的問題。控制輸出功率、采用新的通信技術、設計更好的通信設備、使用更高的頻率直至使用光波波段等等，都是為滿足需求而可以采取的措施。

提要
　　
本章敘述了簡單的通信系統的基本組成，第二章要介紹無線電通信的基本原理。第三章則應用與引伸第二章所述的基本原理去論述無線電網內使用的通信電臺設備，並涉及到有關的戰術和技術問題。第四章敘述無線電中繼通信系統，並研究各種指揮結構和通信網的原則。第五章包括電子戰的一些重要內容，其中涉及到有關的戰術問題和技術措施。有許多正在研究中的新的通信技術，它們對未來的軍事通信肯定會發生影響，這方面的內容以及各種新技術對戰略通信和戰術通信的影響等，均在最後一章中論述。
　　
良好的指揮、控制與通信系統是建制健全的現代軍隊的一個基本特征。機動性和快速反應能力是靠部署通信系統來獲得的。盡管指揮、控制與通信系統是一種有潛力的兵力倍增器，特別是當指揮、控制與通信系統同武器系統結合起來發揮作用時，兵力倍增器的作用更為明顯，但是它也有弱點，果斷而機智的敵人可能利用指揮、控制與通信系統易於暴露的特點而使系統受損，因此必須運用戰術的或技術的手段加以保護。

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第二章　無線電基礎知識

引言
　　
系統概念
　　
“系統”這一術語現今已非常普遍地被用來描述某種科學上的、工程上的或社會學的一種狀態。本書的內容側重於系統的研究，因而首先解釋系統的概念是合宜的。
　　
鐵路、航空公司、電力網、電話網等是現代化的公用事業，都應作為一個系統來看待。如果將這些公用事業分解到各項部件來看待，那麽剩下的就只是若幹年以前就已有了的一些電氣設備、機械設備和空氣動力設備了。歷史上一項設備的改進，常常會開發一個新的應用領域或改善某個應用領域。對有關人員進行培訓要從基礎知識開始，學習設備的知識也要有一定的深度，才能使他們在工作中懂得並改善設備的使用。今天的大多數公用事業是如此龐大且相互關聯，以致在引用了一種更快的機車、一架更大的飛機、一些更輕的電纜或更小的電話中繼設備之後，由於忽視了其他的一些因素，從整體上講可能使公用事業變得更糟。
　　
需要將公用事業作為一個整體進行研究的道理是非常明顯的，這就是系統設計或系統研究的意思。用這種方法研究問題，我們只需考慮各個部件或設備對系統的總目標有多大的影響。這並不是說同基礎研究毫不相幹，恰恰相反，人們要選擇一種最能適合人們需要的研究方法，負責某個部件的設計師可能會偏重於基礎研究，而負責整個公用事業的設計師要著眼於系統的研究，這兩種研究方法是不能截然分開的。
　　
通信系統設計的基本方法同其他任何一種系統的設計研究並無原則性區別。可以把各種需要的與不需要的系統性能定量化，並使用計算機與運籌分析法使系統最佳化。但必須指出，系統研究並不是簡而易行的，需要有高深的數學和科學知識，現在已被公認為一門獨立的學科。
　　
通信系統
　　
通信系統可以用電路圖和性能說明書詳細地描述，但從這些資料中常常難以從總體上了解設備的功能，采用電路功能圖示法的系統方框圖有助於解決這一困難。系統圖常用的標記圖形符號如圖2.1所示。



系統功能F作用於輸入(激勵)端使V1、V2與V3三個輸入(激勵)信號產生V4、V5兩個輸出(響應)信號。箭頭表示信號流通的方向。放大器是電信系統中常用的，其圖例如2.2所示。



放大器可以是電子管的或是晶體管的，既可以是音頻放大器，也可以是射頻放大器。
　　
用頻率來描述系統通常比用時間來描述要方便得多，它們分別被稱為頻域法和時域法。可以用兩種方法來表示同一個信息的傳輸過程，如圖2.3所示。



正弦波的時間－波形是電信傳輸中的基本結構單元，用時域和頻域法來表示，如圖2.4所示。



正弦波的兩個最重要特征是振幅和頻率，頻率用赫茲(周／秒)度量。
　　
通信系統內常有一些較復雜的信號。兩個振幅相同而頻率不同的正弦波疊加而成的信號就是一個簡單的例子，合成後的時域信號和頻域信號見圖2.5與圖2.6。





信號
　　
各種電子設備的應用均涉及到信息的迅速處理，例如在雷達中用電信號來捕捉信息，在電信中用於發送信息，在計算機中則用於信息分類等，所以必需了解電信號是怎樣代表信息的。只要知道了信號的特性，不論這些信號是無線電信號或是有線電信號，就可以研究產生、處理這些信號的方法，以及將信號進行點到點傳輸的方法。
　　
波形
　　
電信號是隨時間變化得非常快的電壓或電流。如果用圖來表示，就可以看出它是具有某種特性的波形。研究這些波形是至關重要的，可以使用陰極射線示波器來研究這些信號的波形。陰極射線示波器實質上是一種圖形顯示裝置，通常可用來顯示電壓隨時間而變化的情況。
　　
陰極射線示波器的關鍵部件是如圖2.7所示的陰極射線管。電子由加熱的陰極發射出來，會聚成極細的電子束後在高電壓作用下加速射向熒光屏。由於熒光屏上的熒光作用，可以看到電子撞擊的亮點。對位於電子束射向熒光屏通道空間的各偏轉板上施加不同的電壓後，便能使電子束偏轉到熒光屏的各個部位。



時基是由加在水平偏轉板上的一個隨時間而線性增加的電壓來產生的。將欲觀測的電壓變量加在垂直偏轉板上，電子束在熒光屏上便產生可見的波形，如圖2.8所示。此波形簡明地表示出信號隨時間變化的情況。



可以使用陰極射線示波器觀察到由送話器輸出的更為復雜的電壓變化情況，並可看出其中的高頻成分和低頻成分，如圖2.9所示。



話音語言中的高頻成分可以超過3000赫。這些高頻成分對話音可懂度並不是至關重要的，通常也不在電話電路中傳送。軍用的高質量話音通信系統中，傳送的話音頻率最高值只有3000赫。
　　
還有大量的其他類型的波形，例如在雷達和一些電信系統中使用的脈沖波形，如圖2.10所示，它能像鐘表那樣精確地測定很短的時間間隔。陰極射線示波器的一個有用特性是，能區分出周期時間很短的脈沖。用這種儀器能很容易地測量比微秒(10^－6秒)還短的時間周期。



一個重要的定理指出：任何復雜的波形都能用若幹個不同頻率的正弦波之和來表示。這能使我們用通稱為信號頻譜的振幅－頻率圖來描述任意波形。例如圖2.11所示的復雜波形，可用4千赫、5千赫、6千赫的正弦波的叠加來表示，並可用圖形結構法很方便地加以驗證。



無線電信號的波形總是很復雜的，然而在頻譜圖中，可將其頻率序列容納在一定的頻帶內，這就是信號的帶寬。把無線電接收機的調諧度盤調到該頻帶的中心或中心附近，如果對信號帶寬內所有頻率都具有同等的靈敏度的話，接收機便能無失真地接收無線電信號。
　　
帶寬
　　
如果敲擊音叉，我們可以聽到一個純音，它在音階上可能相當於一個音符，在圖2.12所示的頻譜圖上用一條線來表示。



當敲擊音叉時，耳朵對發生的一切並不很靈敏，然而精密的測量表明：敲擊音叉時，在T ＝ 0時刻，有一個較寬的其他頻率的頻譜會瞬時地出現在400赫頻率的附近；在T ＝ 0.5秒時刻，便只能檢測到400赫的音調；如果音叉的振蕩驟然被終止，那麽會再次出現暫態頻譜。其規律是：振蕩的建立和消除愈緩慢，暫態的支配作用愈小。電燈開關的工作情況是日常生活中的一個例證。當接通交流電時，會產生一個暫態頻譜，在寬頻段內幹擾無線電與電視。
　　
現在我們能好奇地提問，如果使音叉突然而又頻繁地起振和停振，以至暫態頻譜的波形來不及消逝時將會發生怎樣的情況？從圖2.13中可以看出這種頻率和時間的綜合曲線。聽到音叉響聲後，我們會感到音調變得非常刺耳，這是由於附加的頻率成分引起的。


噪聲
　　
關於小汽車、卡車和飛機的高噪聲是現今人們常常談論的題目。對電信號來說也存在著類似的情況。當無線電信號到達接收機時通常是很微弱的，電氣背景噪聲會妨礙接收機收信。自然噪聲有兩種，一是地球周圍大氣層產生的，一是來自宇宙的銀河噪聲。人為的電氣設備噪聲包括有汽車點火裝置、電燈和電源開關、電動機以及電子設備內部接觸不良等引起的幹擾。例如，由於車輛的車體與底盤在車輛運動與振動時引起的電火花所產生的電氣噪聲，是對軍事通信影響特別大的一例，它使車載無線電通信更加困難。另外，各種物體產生的噪聲隨物理溫度升高而增大，會使接收機的各個零部件產生噪聲，大地也有熱噪聲。各種噪聲對各個頻段的影響如圖2.14所示。



在放大器中以及在通信工程中，常有一些大功率的與小功率的信號波形。1924年美國貝爾公司提出了表示大、小功率比的簡化方法：
　　 　　
10^6可簡寫為6貝爾；
10^－4可簡寫為－4貝爾。
　　 　　
任何數的“貝爾”值只是該數值的以10為底的對數，這種方法的最大優點是可使兩個數之積用兩數的貝爾值之和來表示。
　　
實際上現已不使用貝爾值了，已用分貝代替，任何數的分貝值是它的貝爾值的十倍。因此，功率比10^6 ＝ 6貝爾 ＝ 60分貝；10^6W的功率電平可用60dBW來表示(即相對於1瓦的倍數)。
　　
雖然用對數表能容易地計算出分貝值，但可用一個列線換算圖來表示，如圖2.15所示，從中可以查出功率比2等於3分貝。



調制
　　
調制是一種用來把信息波形疊加到射頻載波上的技術。因為實現調制的方法有許多種，所以調制問題常使人難於理解。人們還常常不清楚為什麽要用這一種調制方法而不用其他的方法，因而人們對調制技術難以理解。本節首先敘述最普通的調制方法——調幅，並說明調幅技術在一個簡單的無線電接收機中是怎樣使用的；然後敘述在甚高頻及其以上頻段內日益廣泛采用的一種調制方法——調頻。
　　
盡管電話通信中話音波形的頻率限於3千赫以下，然而為了傳送話音，英國陸軍克蘭斯曼系列中的VRC－321型無線電臺的頻率範圍為1.5～30兆赫。在一般的電話線路中，送話器輸出的語言波形以其原樣的波形型式被直接傳送至目的地，但在無線電通信中不能這樣辦主要有兩個重要原因：
　　
(1)3千赫這樣的話音電波不能直接從一個實際尺寸有限的天線上輻射出去，是因為要獲得合理的輻射效率，鞭狀天線的長度至少
    為四分之一的波長，這樣的話，天線將為25公裏長；
(2)即使3千赫這樣的電波能被輻射出去，有如把所有的電話接在同一對電話線上那樣而無法把這些通話分離開來，所以是難以實
    際應用的。

調幅
　　
一個沒有變化的正弦波是不能傳送任何信息的，因此在調幅中，頻率為fc的正弦波載波，其振幅隨頻率為fs的信息信號的振幅變化，如圖2.16所示。




如圖所示，這個合成的已調制波實際上是頻率為fc、fc＋fs與fc－fs的三個正弦波之和。這三個正弦波分別被稱為載波、上邊頻和下邊頻，其頻譜如圖2.17所示。



現在來研究占有一定頻帶的實際語言話音的調制信號情況。話音信號頻率fs在0～3千赫之間變化，相應的已調制載波的頻譜要占據6千赫帶寬，如圖2.18所示。為了接收這個信號，接收機必須能接收載波上下各3千赫頻段內的所有頻率成分。簡單的無線電接收機的構成如圖2.19所示。盡管天線上能接收到幾個信號，但只有2×fs帶寬的信號能在接收機中得到放大。  





在通常的調幅制設備中，我們發現至少有三分之二的功率消耗在載波頻率上，而載波中並不帶有任何信息，也不受調制信號的影響，因此為更有效地利用發射功率，有時可以把載波抑制掉。可是，抑制雙邊帶載波的傳輸技術要求在接收機中采用更為復雜而昂貴的解調器。另外，調幅波的兩個邊帶中包含的信息是相同的，所以實際上只需發射其中的一個邊帶內的信息，這種衍生技術稱為單邊帶技術，只需要一半的帶寬，但也要求使用較為復雜的接收機。在多數軍用通信系統中，節約帶寬同為此而增加的設備復雜性相比，前者更為重要。目前短波無線電網中的電臺常用單邊帶調制技術，參見第三章。

調頻
　　
在調頻制中，載波頻率隨信息信號的振幅而變化，如圖2.20所示。當信號振幅正向增加時，調頻信號的頻率隨之增高，反之，調頻信號的頻率隨之降低。調頻信號的頻譜非常復雜，該頻譜中有效譜線量很大。然而使用的帶寬越寬，在噪聲環境下系統的工作性能越好。



圖2.21所示為載波頻率隨信息信號振幅的改變而變化的情況。載波的最大偏移稱為頻偏，用△f表示。  



調頻的重要參數可以用調頻度m來表示，可以用下式求出：m ＝ 頻偏 ／ 信息信號的最高頻率 ＝ △f/fs式中，當△f大於fs時，m大於1。與單邊帶相比較，期望信號與幹擾噪聲之比改善為，它是用額外的帶寬為代價來換取的，其帶寬約等於原始信息信號帶寬的 2(m＋1) 倍。例如英國的甚高頻調頻廣播信號占用180千赫帶寬(fs＝15千赫，m＝12)，但在接收機中所獲得的聲音質量比調幅制系統要強得多，所以，使用較寬的帶寬被認為是合理的。在克拉斯曼系列的甚高頻無線電台(將在第三章中敘述) 中，m＝1.67。通常，軍用電臺中使用較低的m值是為了有效地利用帶寬。還有一些其他的調制技術，這些調制技術使用較寬的帶寬可以獲得較好的抗噪聲和抗幹擾能力。

信息論
　　
信息論是研究信息流的理論。信息論應用於電信系統中，可以解釋信號、噪聲和帶寬之間的關系。盡管該理論在一定程度上被理想化了，但它卻為電信系統奠定了較為堅實的基礎，可以利用它來設計較好的設備。
　　
信息論的一個基本的結論是：帶寬 × 時間 ＝ 常數
　　
所以，用長一倍的時間去發送信息可使所需的帶寬減半。另一個節省帶寬的方法是用編碼的方法來重新編組信息以消除冗余的內容。例如，用電傳機發送單純的編碼文字同傳送同樣內容話音信息相比，所需的帶寬和時間均較少。盡管信息的冗余度對信道容量來說是一種浪費，但它是一種防止由於噪聲而產生誤碼的措施。
　　
信道容量是指用每秒傳送二進制數字碼的速度。香農公式說明了無誤碼的信道容量C同信道帶寬W、幹擾噪聲功率N和信號功率P之間的關系：C ＝ Wlog2(1＋P／N)　(比特／秒)
　　
在系統設計工作中，香農公式是一個有用的指南。例如，如果無線電帶寬W和噪聲電平N不變，增加信號功率P，可以獲得不同值的容量C。反之，在高噪聲條件下可以用增加帶寬W的辦法使C值保持恒定。這是設計諸如調頻這樣的寬頻帶調制系統以及各種抗幹擾技術所要遵循的一個原則。(參見第五章)

天線
　　
設計通信天線時要兼顧電效率、物理尺寸、成本與簡便等幾方面的關系。某些天線，特別是移動式電臺的天線，作發射天線使用時效率較低，但它卻體現了最佳的折衷解決辦法。任何有助於提高天線效率的各種技術改進措施都是非常有價值的，因為對於無線電設備來說，相當於不需花費代價而能有效地提高發射機的功率或接收機的靈敏度。為了易於同無線電臺相匹配，同時也為了提高效率，鞭狀天線的理想長度為四分之一波長。
　　
天線可以用來發射能量和接收能量。天線的極化圖表示出不同方向上相應的輻射功率。垂直鞭狀天線的極化圖如圖2.22所示。



鞭狀天線在水平面上具有全向覆蓋的特點。使用一些附加的輻射振子後可以使天線在所需的方向上輻射較大的功率。
　　
天線的增益G由下式確定：G＝輻射輕度最大的方向上的功率密度/與輻射同樣總功率的各向共性天線距離相等處的功率密度式中的各向共性天線是在所有方向上的輻射均相同的一種假想的天線。
　　
全向天線
　　
全向天線常用於無線電網中的電臺(見第三章)，包括背負式天線和車載式天線。這些天線通常是額定長度為四分之一波長、由端點饋電的被稱作單極天線的鞭狀天線。它們也可被看作是中心饋電、垂直安裝的二分之一波長的偶極天線。鞭狀天線的下半部分實際上並不存在，而只是電氣原理上由流過天線安裝點物質的電流來模擬的，見圖2.23。

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為使鞭狀天線的作用完全象偶極天線一樣，其地平面須是平坦的、完全導電的、方圓為幾個波長的區域。這種條件實際上是根本不存在的。背負式電臺的地平面由體積小而導電性能不良的機殼組成。車載式電臺天線的地平面是車體，與背負式電臺機殼相比，條件稍好些，但仍然不是很理想的。這種不理想的地平面有兩個不良的後果：地平面物質的電損耗很大，使可以用來輻射的能量降低；天線極化圖畸變，致使在某些特定方向上輻射的能量減小而出現盲點。
　　
由於在某一特定頻率時天線長度僅為四分之一波長，而無線電臺需在一個頻段內工作，天線棒的長度需隨每個工作頻率改變，這樣做是不現實的。可以采用某種辦法，在天線長度固定不變的情況下，不論使用什麽樣的工作頻率時都能使天線長度相應於四分之一的波長，這樣就要使用某種類型的天線調諧器。在背負式電臺中，天線調諧器通常裝設在機殼內，所需的控制旋鈕裝在機殼上。對於車載式電臺，通常天線調諧器是一個獨立的部件，如圖2.24所示，可以調諧到各個頻率上工作。不過對一些現代化的設備來說，調節是自動完成的。



易於調節的背負式電臺天線棒約長2.5米，車載式電臺天線棒長約5米。就5兆赫來說，四分之一波長為15米。因為39兆赫的四分之一波長為1.85米，因而甚高頻的鞭狀天線通常比高頻的鞭狀天線更有效。
　　
定向天線
　　
定向天線用於特高頻與超高頻無線電中繼通信系統中(參見第四章)。定向天線主要有兩個優點，首先是它能在某一特定方向上集中地輻射能量，使通信線路獲得有效的功率增益；其次是可以使接收天線免受在相同頻率上工作的非通信對象電臺的幹擾，使用定向天線發射信號時可以減少對其他電臺的幹擾。
　　
當無線電中繼通信設備使用若幹組頻率時，需使用寬頻帶天線以避免反復的天線調諧過程。
　　
典型的天線設備有對數周期天線(見圖2.25)，疊層式偶極天線和角反射器天線，如圖2.26和圖2.27所示。後兩種天線用於英國TRIFFID型無線電中繼設備中，頻率覆蓋分別為610～960兆赫和1350～1850兆赫兩個頻段。



圖2.25　對數周期天線



圖2.26　疊層式偶極天線



圖2.27　角反射器天線
　　
另一種偶極子陣列天線，即八木天線，具有更強的方向性，但對於現代的無線電中繼通信設備來說，帶寬太窄。
　　
反射器天線
　　
超高頻可用於超視距的衛星通信，現在也正在無線電中繼通信系統中使用。用超高頻頻段工作時，通常使用反射器天線。天線的反射面將輻射的電波聚焦到很細小的饋源上，如圖2.28所示。這種天線的定向增益G、波束寬度θB以及同其物理尺寸成比例的有效孔徑A之間的關系如下式所示：G ＝ (4πA ／ λ^2) ∝ (1 ／ θ^2 B)式中，λ是波長，當波長很短時，可獲得高增益和窄波束。



電波傳播
　　
空間波
　　
甚高頻以及高於甚高頻的電波主要是以空間波的形式傳播的。空間波包括直射波和地面反射波兩部分。直射波能穿過對流層，由於大氣層的折射作用而稍微向下彎曲。這種直射波的衰減叫做自由空間損耗(FSL)，其表示式為：FSL ＝ (4πr ／ λ)^2式中，λ是波長，r是距離。這個公式考慮到了電波在以光速C(3×10^8米／秒)傳播過程中的輻射擴散效應。用下述公式可以知道頻率與波長的關系：C ＝ fλ
　　
如果天線靠近地面，便會有一明顯的地面反射波。反射波對直射波可以起加強作用，也可以起減弱作用，這取決於兩條傳播路徑的長度之差。在實際的電路設計工作中，如果在第一菲涅耳區內沒有相當的反射面，通常由反射波所引起的損耗可以忽略不計，如圖2.29所示。



超視距傳播
　　
圖2.30所示為超視距無線電波傳播的幾種可能路徑。



表面波。無線電波能以表面波形式沿地球的曲面傳播。表面波在其通過的地表面上感應出電流，因而使電波損耗功率，換句話說就是被衰減了。電波的頻率在幾兆赫以上時，這種衰減很大，這時的表面波就不能利用。
　　
電離層反射。在地球表面上空50～500公裏之間有幾層被太陽的輻射電離了的空氣層，其電離的強度和各層的層高隨所處的地理位置、季節和一日內時間的不同而變化。
　　
電離的效應可以使到達電離層的無線電波發生彎曲。隨著電離強度的增加或所用頻率的降低，彎曲的程度增大。因此，頻率非常低的電波能在電離層內彎曲傳播而返回地球表面，仿佛被電離層反射一樣。
　　
各高層電離層的電離強度最大，能反射的頻率最高，約在3～30兆赫內的電波；較低的電離層電離強度較小，不能反射電波。但能引起衰減。
　　
電離層的反射區是不斷地在移動和變化的，所以反射波的強度和相位也會隨著改變，這個效應被稱為衰落。
　　
圖2.31表示了電離層的一般結構。對高頻通信來說，D層和E層使信號衰減。F層電離度較強，它能反射電波。在夜間，當較低的幾層電離強度變弱時，許多信號能被反射而傳播很遠。   



能被電離層反射的垂直入射電波的最大頻率，稱為臨界頻率(fe)，它同電離層的電離強度有關。
　　
在一定的點到點無線電中繼通信電路中，其發射角θ同電離層的高度有關，如圖2.32所示，最高可用頻率fmuf由下式確定：
fmuf ＝ fc ／ cosθ


實際應用中考慮到電離層的變化情況，可以使用比最高可用頻率fmuf低15％的頻率。盡管可以使用更低一些的頻率，但存在由於多跳反射而會引起電波的衰落以及通過D層和E層時，電波的能量衰減將增大的問題，如圖2.33所示。



對某一個特定的頻率來說還有越距現象，也就是該頻率的電波由電離層反射所能達到的最短距離。
　　
當接收機接收兩個或多個經不同長度路徑傳播的強度大致相等的電波時，在反射過程中的波動起伏會引起嚴重的衰落，這情況可能同頻率的選擇有關。在需要單跳傳播的情況下，可能會出現較強的經多跳傳播的信號，可以選用與最高可用頻率fmuf差值很小的頻率來減輕這種現象。
　　
對流層散射。大氣層的最下層部分稱為對流層，其高度約延伸到地面上空10公裏高處。
　　
使用方向性非常強的天線，並使發射天線和接收天線都指向對流層中的同一個散射區，可獲得超視距傳播，如圖2.34所示。



散射角為1度時，散射傳播路徑中的傳播損耗同直射波傳播損耗相比，一般要大60～80分貝。散射傳播損耗隨散射角的增大而急驟增加。因此最大限度地減小散射角十分重要，所架的天線應有良好的水平視野。
　　
因為散射傳播的路徑損耗非常大；發射機必須使用大功率工作，在發射天線附近地區就產生了嚴重的輻射公害。
　　
路徑損耗隨頻率提高而增加，為此在選擇工作頻率時要兼顧到既要使天線尺寸小、又要使發射功率小兩方面的關系。還要考慮到散射區域中的湍流會使收信信號的衰減增大。對流層散射通信系統主要應用於固定式大容量的超視距中繼通信電路中。英國現有軍用散射通信系統的兩個例子如表2.1所示。

表2.1　英國軍用對流層散射通信系統的主要參數

	STARNET網	BERRNET網
頻率	2千兆赫	4.5千兆赫
天線直徑	18米	9米
發射功率	10千瓦	1千瓦
提供的服務	60個話路	36個話路
距離	350公里	250公里

市區內的電波傳播
　　
在城市環境內，接收機和發射機之間的直線傳播路徑常常受建築物所阻礙。使用特高頻頻段時，穿透建築物或繞過建築物的電波通常很弱而難以應用，因此只有靠建築物表面多次反射才有可能進行通信。
　　
通常的做法是在一突出高的地理位置上架設一個基臺，所有的通信路由都要通過基臺轉接，不要企圖在各個移動式的終端電臺之間直接發送信息。
　　
由基臺發射的電波經多次反射能傳播到一定的地區。在該地區內移動式電臺的接收機在移動過程中，面臨著一個復雜的幹涉特性圖。當接收機經過該幹涉特性圖中幹涉場強最強和最弱點時，會產生嚴重的信號衰減現象，並可發現這種信號強弱變化大約相隔半個波長的距離。對某個頻率的電波所產生的衰落情況同車輛的速度以及所用的波長有關。
　　
電波經多次反射後所接收信號的平均電平值與同等距離上直線路徑傳播後所接收的信號相比，通常約低50分貝，但是，隨車輛所通過地區周圍物體的特點不同，所收信號的電平值是不同的。
　　
衰落
　　
接收信號的振幅和相位產生無法預測的起伏變化是所有無線電通信系統的缺陷，這種缺陷在超視距通信系統中以及在市區內使用的無線電通信系統中尤為嚴重。
　　
衰落常用中斷時間和衰落率來描述。顧名思義，中斷時間是指由於信號強度太低而難以可靠收信的那段時間。衰落率是接收信號強度每秒變化的平均次數。
　　
衰落率同傳播路徑有關。例如在超視距高頻通信系統中，衰落率通常是每分鐘10～40次。這個數據同電話中的易受幹擾的音節率非常接近。在對流層散射通信系統中，衰落率通常為每秒10次。對一個工作於1千兆赫並以每小時50公裏速度行駛的移動式接收機來說，衰落率約為每秒100次。
　　
使用復雜的設備可以減少衰落的影響。這些設備可提供兩個或更多的通信信道，各信道彼此不同而不易同時發生衰落現象。
　　
常用的方法是使用兩個頻率或幾副天線。這兩種方法分別稱為頻率分集和空間分集，但這類設備都比較復雜，通常僅在固定式的通信系統中使用。

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第三章　無線電通信網的電臺

引言
　　
作戰無線電通信網中使用的電臺是戰鬥地域前沿指揮用的主要手段，常稱之為具有“全面通知能力”的電臺。這就是說，當一個電臺發信時，不管這些信息同網內各電臺是否有關，無線電網內的各個電臺都能接收到這個信息，其優點是該網內所有用戶均可獲得有關作戰情況的基本信息。作戰無線電網使用單一頻率工作，稱為單工工作方式，即在一定時間內只能進行單向發信，而且在某個特定時間內只能有一部發射機發信。單工工作方式時，為保證該網有效使用需要有一定方式的無線電通信規程，以便使某一時間只有一個用戶發信。采用這種工作方式，因為要確保網內沒有其他發射機發信，需要使各發射機有一段等待時間。這樣就減少了每個用戶可用於發信的工作時間。
　　
這些工作特點決定了無線電網內通信電臺的工作方法。在各戰術分隊，以及軍以下部隊和戰鬥編隊在進行機動作戰環境條件下，這種工作方式是特別適用的。單信道話音通信是通信聯絡的主要形式，適用於高頻通信和甚高頻通信中。
　　
在論述具體型號的無線電臺以前，需概述一下無線電發射機和接收機的基本組成。對多數無線電臺來說，無論其功率大小或頻率的高低如何，其基本原理都是相類似的。

發射機
　　
發射機的系統方框圖見圖3.1，其組成部分如下。



(1)主振蕩器。此組件用以在發射機的整個工作頻段上產生一個正弦波。對軍事通信來說，該正弦波必須高度穩定和精確，使用
    頻率合成器可做到這一點。頻率合成器將在後面敘述。
(2)調制器。在此組件上，信息信號被加在振蕩器的輸出信號上，以產生一個所需的調制波。調制方式可以是前面第二章調制一
    節中所講過的某種調制方法。
(3)功率放大器。該放大器產生必需的功率，並通過諸如同軸電纜那樣合適的饋電設備把大功率信號輸送到天線上。
(4)天線。天線的類型取決於用途。對於一個具有“全面通知能力”的無線電臺來說，常采用全向天線以獲取全向覆蓋。
　　
發射機的主要性能特點如下：
(1)頻率穩定度。在發射機的特定工作溫度範圍內，常用百萬分率來表示。使用新式頻率合成器的發射機，其頻率穩定度通常約
    為百萬分之幾。
(2)功率。發射機的功率根據應用情況而定，例如背負式電臺的功率只有幾瓦，車載式電臺的功率為數十瓦，而廣播電臺則需要
    數千瓦。無線電臺的效率是非常低的，它正常輻射出去的功率不到發射機自身消耗功率的20％。
(3)亂真輸出。發射信號的頻譜必須“潔凈”，也就是要求所發射的信號中除了載波和調制邊帶波以外不能有其他頻率成分。“臟”
    的頻譜會引起電磁兼容性問題，一些不需要的輻射會影響其他電子設備的工作，利用濾波技術可以減小亂真輸出。亂真輸出
    與載波電平的關系用分貝值表示，通常應低於載波電平40～60分貝。

接收機
　　
接收機的基本組成見圖2.19，可用來說明解調的工作過程。在圖3.2中所示的是較為復雜的超外差接收機，這是高質量通信中使用的極普通的一種類型的設備。



超外差接收機由如下一些部分組成：
　　
(1)射頻放大器。該放大器用以提高弱輸入信號的功率，對天線進行調整再加上放大器的調諧濾波作用，就能選出所需的信號，
    抑制不需要的頻率成分。在這一級中產生並處於調諧電路通頻帶內的噪聲會同所需的信號一樣得到放大，並在以後的各級中
    都得到放大，因此，射頻放大器產生的噪聲應盡可能的小。
　　
(2)本地振蕩器。這一級的輸出是一個頻率為fLO的正弦波，通常它比射頻信號頻率fs大，用下式表示，fLO － fs ＝ fIF，
　　
此振蕩器的調諧機構與射頻放大器的調諧機構同軸，以獲得一個恒定的兩信號頻率的頻差，即中頻fIF。如同在發射機中那樣，
接收機的頻率穩定性也同樣重要，在軍用接收機中也常使用頻率合成器。
　　
(3)混頻器。混頻器將射頻信號與來自本地振蕩器的正弦波信號混合，可用以產生若幹個頻率的信號，即原始的輸入信號加上各
    頻率之和與之差的信號。混頻器的輸出調諧回路調諧於中頻。
　　
(4)中頻放大器。中頻放大器通常是一組高增益的調諧式放大器，其帶寬可以使混頻級的輸出信號通過。這些放大器都是固定調
    諧好的，具有良好的穩定特性與所需要的通帶選擇性響應曲線。
　　
(5)自動增益控制。由於電波傳播會引起信號強度的緩慢變化，自動增益控制電路的作用是使輸出信號保持恒定，這樣可以不必
     連續地調節音量控制。
　　
(6)檢波器。檢波器從中頻信號中檢出原始信息信號，同時也會檢出已通過前幾級的一些噪聲信號。檢波器的工作方式必須與信
    號的調制方式相適應。
　　
(7)輸出放大器。輸出放大器將信息信號放大到適當的電平值，並將信號饋送到接收機輸出端的終端設備上。
　　
接收機主要有以下一些性能特點：
(1)靈敏度。靈敏度是指接收機將微弱信號放大到可用的輸出電平的能力，通常用在接收機輸出端產生一定信噪比輸出信號時射
    頻信號輸入的微伏數來表示。典型的數值為，1微伏輸入可產生10分貝信噪比的輸出。
(2)選擇性。射頻級和中頻級的各個調諧式帶通濾波器抑制不需要信號而檢收所需信號的能力。
(3)保真度。如果調制信號在射頻級和中頻級中發生畸變，那麽輸出信號的保真度就受到損失。帶通濾波器的通頻帶太窄或信號
    的非線性放大，會引起失真。
(4)亂真頻率響應。接收機中放大器的非線性放大以及各種混頻器都能使非期望信號進入接收機的通頻帶。一旦發生這種現象，
    濾波器便無法濾除這些不需要的信號。接收機的技術說明書中都給出了鄰近信道、鏡像信道、互調信號和交叉調制信號的電
    平值。關於亂真信號的問題在下節中予以敘述。

超外差接收機中的信號
　　
鄰近信道
　　
圖3.3中表示了位於所需信號兩側的兩個信道。這些鄰近信道中的信號為中頻帶通濾波器所抑制，使經混頻後的中頻信號中只包含有經變頻後的所需信號。
　　
鏡像信道
　　
如果電臺接收到了一個位於頻率fLO＋fIF內的不需要信號，那麽它將與本地振蕩器的輸出混頻後，輸出一個中頻信號。這個中頻信號進入中頻放大器後就無法消除了，因此必須由射頻放大器進行濾波以防止頻率為fLO＋fIF的信號進入混頻器。盡量使用較高的中頻，可以使鏡像信道盡可能遠離所需信號的通頻帶，就可以達到這個目的，參見圖3.3。



交互調制
　　
象鏡像信道一樣，本地振蕩器的輸出與多個輸入信號混頻產生一些和頻和差頻。一般情況下射頻放大器的濾波器能濾除這些互調產物，當信號電平非常高時則例外。如果接收機的位置離另一電臺的發射機太近，可能會發生互調幹擾。
　　
交叉調制
　　
如果有一個很強的不需要的調制信號幾乎充滿了一個放大器，那麽這個幹擾調制信號會改變放大器的增益，使幹擾調制信號加到一個較小的需要信號上。盡管以後各級的濾波作用能濾除這個不需要的大信號，但它的調制作用已使所需的信號失真，這個現象被稱為交叉調制。

頻率合成器
　　
用一個高精度高穩定的主振蕩器能合成產生大量的頻率。為標定相同的頻率或進行頻率比較，可以用一些整數去除合成器的輸出及振蕩器的頻率。采用數字電子電路能很容易地做到這點。對頻率合成器的輸出進行持續的調整可以消除檢查到的頻率誤差。
　　
頻率合成器的調諧是不連續式的，其步幅可以做得很小，以便能選擇一個頻率中的各個信道。頻率合成器直接輸出的頻譜極其“潔凈”，它鎖住於主振蕩器，不是由幾個源組合的。
　　
在軍用的標準式無線電臺中，頻率合成器可用作接收機和發射機的本地振蕩器。在無線電網中工作的電臺，收發信機都可能偏離其標稱頻率，因此需要有良好的頻率穩定度。

高頻無線電網中的電臺
　　
軍用無線電網中所用的電臺在高頻和甚高頻兩個頻段內工作。高頻電臺具有遠距離通信能力，但頻帶窄，工作頻率很擁擠。由於通信的加密技術需要將信號數字化，而且需要相當寬的帶寬，所以目前在高頻電臺中還不可能進行保密通話。數字技術將在第四章中敘述。但對於像傳輸電報那樣的可以用較低比特率通信的方式進行保密通信是可能的。
　　
在整個高頻頻段內均能實現視距傳播。另外，表面波的傳播能超越視距範圍。表面波分量在傳輸過程中的損耗取決於地面類型和所用的工作頻率。高頻頻段的低端部分，表面波傳播是主要的傳播形式。高頻頻段的高端部分，表面波傳播的衰減極快，其傳播主要是直線的天波形式，但只能在視距範圍內通信。盡管障礙物會有遮蔽作用，但只要障礙物比所輻射的電波波長短的話，仍然可以通信。
　　
如第二章中電波傳播一節的內容所述，當工作頻率低於最大可用頻率時，電離層能反射高頻波，發射機用幾十瓦的功率可以進行100公里以上的遠程通信。因為電離層中的幾層隨季節、逐日逐時地發生變化，利用天波傳輸有一些困難。這種電離層的變化情況，在制定頻率分配計劃時所用的高頻天波預測圖中均有標誌說明。為保持良好的通信聯絡，須經常改變工作頻率。
　　
在夜間，電離層的最下面的幾層都很微弱。通過電離層的較高幾層反射電波可以進行遠程通信，但也會產生來自遠方電臺的幹擾信號。實際應用的結果表明，夜間在高頻頻段內通信時，可以使用若幹個幹擾較小的信道。利用高頻頻段低端部分進行天波傳播時，跳越距離減小，低於這個越距距離時就不能利用天波通信，所以在高頻頻段的低端部分內的通信工作頻率很擁擠。
　　
在高頻頻段內話音通信用的調制方式通常是單邊帶方式，這種單邊帶調制是一種有效的調制方式，在擁擠的頻譜中所占的帶寬很小。
　　
圖3.4所示是英國軍用克蘭斯曼電臺系列中的一種高頻背負式無線電臺。從圖中可以看出，這種電臺的外形尺寸較大，主要是為使該電臺結構強固，還要能安放電源。這種電臺可以使用再次充電的電池或一次性使用的電池，電池可裝放在該設備的下部。如果將充電後的電池裝放在電臺的前部是不合理的。軍用無線電臺的調節控制裝置的外形尺寸與布局必須使其在帶有現代防護罩的情況下，以及在惡劣環境條件下能便於調節使用。


圖3.4　克蘭斯曼系列的高頻電臺

甚高頻無線電網的電臺
　　
因為甚高頻頻段內的地面波傳播衰減很大，所以在這個頻段內沒有明顯的地面波成分。甚高頻電臺的通信靠空間波傳播在視距內進行，因而最大通信距離限於水平視距。空間波有直射波與地面反射波兩個分量，隨著距離的變化，這兩個分量可以使電波增強或減弱。在固定陣地上把天線略微挪移一段距離可以增強所接收的信號。當移動式電臺通過天線方向圖中信號強度的最大點最小點時，會感受到信號的衰落。在建築群中，由於建築物的多次反射使天線輻射方向圖變得復雜了。
　　
進行遠程通信或要超越復雜地形進行通信時，可使用轉播臺，圖3.5所示為一個裝在越野車輛上的轉播臺。該轉播臺右側的設備調諧於頻率f1並在此頻率上接收輸入信號。輸入信號經一般的方法解調後，通過轉播臺內部接線箱傳送到左側的設備中去。左側的發射機被調諧於頻率f2經左側設備的解調輸出信號調制並發射信號。轉播臺僅是在接收到信號時才轉播發信。無接收信號時，轉播臺不工作。  


圖3.5　甚高頻無線電網用的轉播臺
　　
轉播臺有以下幾個值得註意的特點。
　　
(1)一個轉播臺工作時需用兩個頻率。
(2)選擇工作頻率時應保證，在一個頻率上發信時不能幹擾另一個頻率上的收信，這樣才能獲得良好的電磁兼容性。
(3)在較大的戰鬥編隊無線電網內通常要設置3個或4個轉播臺，才能獲得所需的區域覆蓋。由於各個轉播臺需要有彼此不同的備
     用頻率，這增加了制定頻率分配計劃時的困難。
(4)自動轉播臺接收到外來信號中的特殊音頻時才能自動識別並自動接通工作。
(5)如果幹擾信號成功地啟動一個轉播臺工作，那麽有效的幹擾範圍就將增大。
(6)如果轉播臺正在一保密無線電網內工作，轉播臺的值機人員如果要監聽網內的信息，必須配有適當的解密設備。
　　
戰鬥活動固定在一個地方不變動的情況是罕見的，要使轉播臺在多山的郊野地區維持“全面通知”能力，轉播臺的選址是一個困難問題。甚高頻電臺的陣地設置在高地上是很好的，可顯著地增大無線電視距，並能改善天線的全向覆蓋能力。然而這樣的陣地位置，如果在與敵陣地之間沒有更高的高地屏隔，會增加敵人偵聽的機會，另外也會增大對已方軍用無線電網的幹擾。必須牢記，無線電區域覆蓋最佳的陣地位置，絕少可能是最好的戰術陣地位置，選擇無線電臺陣地時總是要采取一個折衷的方案。
　　
甚高頻無線電網內電臺所用的調制方式是調頻制。其重要特點是，調頻制技術有捕獲效應，即能接收最強的信號而抑制其他信號，所以能有效地捕獲無線電信號。因此要明確地劃定兩個調頻發射機的工作區域(這與調幅情況相反，在調幅中來自其他工作區域的幹擾是逐漸增加的)，這樣明確地劃定工作區域可以使戰場上其他地域的無線電網再次使用這些頻率。
　　
話音保密通信比明語話音通信需要更寬的帶寬，在甚高頻頻段中有足夠的帶寬可供話音保密設備使用。就指揮官及其參謀部所關心的問題而言，通話保密是非常重要的，使用甚高頻電臺比使用高頻電臺更為有利。可是這種設備的外形尺寸、重量和功率消耗均很大，使現今的多數保密話音無線電設備只能在車載式電臺上使用。在不久的將來，背負式電臺上將能不容懷疑地使用話音保密設備。

傳輸方式
　　
無線電網內各電臺的用戶可能有不同的需要，因此一個無線電臺應能用多種傳輸方式工作。
　　
參謀軍官總是希望有一部話音通信電臺。然而在高頻頻段內進行話音通信時有幹擾，通話質量不佳的情況是經常發生的。在這種情況下使用莫爾斯碼電報設備是非常適用的，因為當其他傳輸方式不能工作時，一名訓練有素的無線電員能用莫爾斯電碼在無線電網內通報。
　　
在無線電網內工作的電臺上再配備一些其他的通信設備以及某些專用的附加設備，就可以發送某種形式的數據信息、電報信息或保密電報信息。現在在電臺上可以結合使用由微處理機控制的小型數字終端設備，使無線電臺能自動地收發、存儲數據信息，並可使電臺無人值守工作。另外，還可以使用各種專用的附加設備，如快速通信設備、莫爾斯碼的自動編碼與譯碼設備等。

雙頻單工方式
　　
長久以來，警察、消防、救護以及其他民用的移動電臺業務用的無線電系統，常工作於甚高頻或特高頻頻段，大都使用雙頻單工工作方式。
　　
這種無線電系統是通過架在高地上的或高建築物上的基臺通話的，各移動式電臺通過基臺轉信才能通話，如圖3.6所示。



這種轉發系統與常規的無線電網轉播相比：相似之處是，雖然使用了兩個頻率，但仍用單工方式工作；主要的不同之處是，收信與發信分別使用不同的頻率，兩個外圍電臺之間不能直接通信。這種外圍電臺小而輕，有若幹個預調波道。盡管這種外圍電臺並沒有什麽特別之處，但不同的用戶均可使用，而且使用簡便。對於作戰行動來說，購買這種電臺稍加改裝後可用以滿足軍事上的需要，但這種電臺的通話過程易於為敵方截獲，須註意通信保密。
　　
如果對講式的基臺設置的位置得當，在城鄉地區均能獲得極好的覆蓋範圍。這種基臺是自動工作的，設置好後可以無人值守工作。因為各外圍電臺都要通過基臺通信，所以基臺的可靠性必須很高，還要建立一個備份電臺作為備用臺。
　　
實踐已證明，可以把雙頻單工工作方式的無線電網設計成高質量可靠的“全面通知”式的系統，但對於外圍電臺來說，特別是在城區範圍內工作的外圍電臺，收不到發射信號是可能的，因為在城區可能出現信號多徑傳播而使幹擾增大，可能無法收信。這種多徑效應會使移動式的外圍電臺工作時，產生嚴重的信號衰落現象而不能收信，但通常只要把外圍電臺移動幾碼距離便可恢復收信。
　　
從軍用的角度來看，該系統的主要缺點是，它完全依賴於固定式的中央基臺連續運行才能可靠工作。

制定頻率分配計劃
　　
在擁擠的無線電環境條件下，制定無線電網的頻率分配計劃是十分重要的。一切發射機均是幹擾源，無控制地使用頻率就不能有效地利用無線電頻譜。制定頻率分配計劃的工作要比給各個無線電網分配不同的頻率復雜得多。由於發射機輸出功率放大器的非線性特性，發射機所輻射的不只是所需要的載波和邊帶波，而且還有與載波有關的其他諧波。盡管濾波能減小發射機輸出的諧波成分，但不能完全消除諧波成分。如果不嚴格遵守頻率劃分的規定，發射機很容易幹擾鄰近的接收機。發射機和接收機設置在一起時的頻率分配計劃示例，如圖3.7所示。發射機載波和接收機本地振蕩器二次諧波的頻率差同接收機的中頻相等，這樣，在35兆赫上發信會使接收機在30兆赫上不能收信。這是在分配頻率時應掌握的原則的一個簡單例子。在實際工作中，必須考慮所有的發射設備，包括雷達以及同通信無直接關系的其他輻射設備等所用的頻率。頻率分配問題非常復雜，解決起來很困難。



大功率發射機可以使位於天線附近的金屬物體(如坦克和車輛)上產生很大的感應電流。車輛在運動時，車體上的金屬件會產生振動，會在某些金屬部件之間產生電弧火花。這些電火花象發射機那樣，成為寬頻帶噪聲源，一定會幹擾接收機收信。

結束語
　　
盡管無線電網內的電臺容量有限，無線電網內工作的電臺是動態戰術環境條件下有效的通信工具。這些電臺仍然是前方師司令部的主要通信手段。甚高頻調頻無線電網的話音通信質量高，還可以使用保密話音通信，所以是很有吸引力的，但如果不使用轉播臺轉信，只能在視距範圍內工作。轉播臺工作時，不僅要使用額外的頻率，而且易受電子戰的攻擊破壞。高頻單邊帶無線電網的通信質量通常比甚高頻無線電網差，但它無需轉播臺轉信也能獲得超視距的覆蓋範圍。因為在高頻頻段的帶寬有限，通常不用於保密話音通信。
　　
盡管本章中沒有論述電子戰威脅的內容，但無線電網內的電臺都是易受攻擊的目標。有關通信電子戰的內容將在第五章中敘述。隨著當代技術的進步，今後必將采用各種具有某些新的技術特性的、小而價廉的無線電設備，這些新型無線電設備的情況在第六章中敘述。

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第四章　中繼通信

引言
　　
中繼通信系統用於溝通各司令部之間的通信電路，能為戰鬥編隊的指揮官和參謀軍官提供所需的大部分通信電路。中繼通信系統是戰鬥部隊所用的高度機動的無線電系統的輔助和補充。
　　
司令部某個指揮機構內部的指揮官及其參謀軍官之間的通信，均通過內部電話線路與司令部的電話交換機溝通聯絡。司令部的內部通話是通過人工操作的第一代中繼通信系統的電話交換機進行的。
　　
司令部內部各指揮機構之間，以及司令部同外部有關機構之間的通信，均通過中繼通信電路或局間交換機進行的。各用戶並不都是在同一時間內同司令部外部通信的，因而只需有較少的中繼通信電路便能滿足需要。司令部內的所有用戶都可以利用這些公共用戶中繼線。中繼通信系統與無線電網內的電臺相比，傳輸信息的容量較大，可以使用圖像設備、數據設備、電報設備與電話設備等，能為整個參謀部提供全面的通信服務。
　　
早期的軍用中繼通信系統是模擬通信系統，這意味著不能實現保密話音通信，而只能對電報信號加密。另外，通信設備置於司令部內，通信網要隨著指揮系統的配系來設置，是一個很大的缺點，如圖4.1所示。在這種情況下，每個司令部既是一個戰鬥基地，又是一個大量通信電路的匯集點或通信節點，會產生一些問題。首先，司令部既要作為戰術基地，又要作為通信節點。各有不同的要求，使司令部的選址產生嚴重的困難。其次，由於司令部目標較大而易暴露，易受敵人目視觀察與電子探測，進一步增加了選址的困難。再則，由於司令部的規模與陣地均較大，會使機動能力受嚴重的影響，如果不能做到通常難以做到的重分雙套設備配置，當通信網受損害時或在司令部的移動過程中，會引起通信中斷。為了解決這些困難問題，發展使用了英國的第二代戰術中繼通信系統，即布魯因系統。布魯因系統的目標主要有以下一些：



(1)采用數字傳輸技術，可以對各條電路加密而獲得保密話音通信網。
　　
(2)將長途幹線通信設備與無線電中繼通信設備設置在離司令部一定距離的一個獨立的通信中心內，如圖4.2所示。司令部與通信
    中心之間由一段近距離的電路相連通。



通信中心與司令部分離配置之後，通信中心便不再是司令部的組成部分，而是通信網中的節點。這種結構形式有以下一些優點：
　　
(1)在計劃戰術陣地和通信臺站陣地時可以有更大的獨立性，能較好地解決司令部選址問題上的困難。
(2)可以減小司令部的外形尺寸與減少無線電輻射，易於實現視覺的和電子的隱蔽。
　　
布魯因系統是通信系統與指揮系統分離設置的初步方案，各司令部同其所屬的通信中心之間仍有直接的電路相連通，布魯因系統在一定程度上仍然與指揮系統配置在一起，這種擴展式指揮系統的示例見圖4.3。



圖中表示的是一個軍司令部，下轄兩個師，每個師下轄兩個旅。軍司令部和每個師各配屬有兩個通信中心，其部署和行動均適合於其建制的軍和師的需要。
　　
這種部署方式還有幾個優點：這種系統結構方式在適當範圍內能提供備用設備能力；在移動過程中不中斷通信聯絡；司令部能與兩個通信中心連接，各接轉交換設備和備用的通信電路能為通信中斷的地區提供備用的迂回通信電路，從而提高了通信網的可靠性。
　　
在采用布魯因中繼通信系統的指揮系統中，為使各戰鬥編隊的司令部在運動過程中不中斷通信聯絡，每一級均有一個備用司令部，或叫做“步進式”司令部。例如，每個軍、師和旅均有兩個可移動的帶有通信站的野戰司令部。通信站由位於司令部附近的一些通信車組成，它用於保障各司令部內部的通信接轉交換業務，以及為各通信中心提供中繼通信用的通信電路。當一個司令部保持指揮時，另一個備用司令部(“步進司令部”)可以自由地轉移到另一陣地並重新建立起通信聯絡，如圖4.4所示。完成這一過程後，備用司令部便可方便地承擔起指揮任務，而另一個司令部則變成“步進司令部”(備用司令部)，可以自由地行動轉移。這種“兩腳邁步”的原則也同樣適用於通信中心。通常在一個師的管區內有兩個通信中心，當一個通信中心需要移動時，可以將正在使用的無線電中繼電路轉接到另一個通信中心。在通信中心轉移過程中以及在新的陣地上組成通信中心工作之前的一段時間內，師司令部及其下屬的旅在其所用的中繼通信系統中將減少一條通信路由。



可以預料，不付出一些代價是不可能取得布魯因系統的許多優點的。與以前的一些通信系統相比，布魯因系統需使用較多的設備，較多的臺站陣地，而且管理與維修工 作的工作量也較大。然而這些缺點與該系統的適應能力強、可靠性高以及能提供較大的信息容量等優點相比，這些缺點並不算大。 　　

中繼通信系統的下一個發展階段是一種理想的區域性通信系統，如圖4.5所示。其結構方案是通信中心呈格網式布局，可以覆蓋一個地區。司令部可以在該地區內 根據需要移動，並與最方便的通信中心連接。因為這種通信系統可以利用許多備用通信路由，所以能承受較大的破壞而不致失效。這種系統還可以允許通信中心更自 由地移動，這在現代電子戰環境條件下是非常有意義的。



中繼通信系統的設備
　　
大多數軍用戰術中繼通信系統主要用於為各參謀部之間提供電話電路，在這些電路上可以同時雙向通話，而不象無線電網中電臺的用戶那樣，在發信和收信時必須進行開關轉換(單工工作)。中繼通信系統通常可以利用各種可供選用的通信方式工作，用以處理電報、傳真、電視和計算機自動數據處理等信息。某類信息需要哪種最合適的通信方式取決於用戶和通信人員的需求：參謀部門的用戶最關心的是使用方便與傳輸信息的速度；通信人員關心的是，既要滿足通信的規範標準要求，還要能節省所用帶寬，以便能為整個參謀部門提供足夠的信道。
　　
電報
　　
在電報通信中，用電傳打印機打出信息，電傳打印機將每個字母轉化為一特定的五位的代碼。中繼通信系統將一連串的“0”和“1”的數列傳輸到接收端的電傳打印機上，經譯碼後產生一個原始信號的硬拷貝。電報傳送的速度通常用波特數來表示，通用的標準是：1波特 ＝ 1比特／秒
　　
通常的傳輸速率為75波特，這就是說傳輸一個字母的五位數碼需5／75秒或1／15秒。對普通英文電報來說，75波特相當於用100字／分的速度去傳送電報信息。電報可以預先打印在穿孔紙帶上，也可以直接打印發送，但以適當的速度拍發電報還需要有一個熟練的電傳打字機操作員。電報是一種相當慢的傳送信息的方法，然而所用的帶寬很經濟，可以在一個電話信道上同時發送幾份電報，這一點將在本章後面講到。當一份電報要發送到幾個收電單位時，或需要正式分發具體的情報或命令時，用電報傳送是特別方便的。
　　
電話
　　
電話是進行對話交談的最佳通信方法，因為它能即刻得到答復。在電話通信中，還可以傳送講話者的特點、個性和語調等許多有用的信息。當指揮官試圖去激勵他的部隊時，這些因素在戰鬥中可能是更為重要的因素。
　　
傳真
　　
傳真是一種能傳送文件復制件的方法，是傳送圖象信息的最好方法。文件被一連串類似電視機中那樣的掃描線掃描，產生與文件上的明暗成比例的電信號。軍用傳真系統的分辨率相當高，可以產生無灰度的通常尺寸的黑白印刷品。傳真系統所用的信道容量為一個電話信道的容量，用現代化的傳真設備能在一分鐘內傳送一份A4尺寸的文件。過去傳真用得很少，這是因為該系統需用幾分鐘來傳送一個文件，而且質量差。
　　
電視
　　
通常播放文娛節目的電視所用的帶寬相當於幾百路電話信道，因而很少用於軍用中繼通信中。由於連續動作的錯覺影響，一幅完整的畫面必須每秒鐘變化25～30次。這個速度減小時，傳送畫面所需的帶寬可按比例減小。盡管這時所產生的畫面閃爍，但它在監視設備中卻很有用。普通的電視有時可以在高級(大)司令部內的各指揮車之間傳送信息，但要有大容量的電纜連接。電視能使各參謀部門的人員不離開指揮車而隨時掌握要圖簡令情況。
　　
自動數據處理
　　
現代中繼通信系統也可用於計算機之間的通信。能通過電報信道以低速率傳送數據的計算機系統，以及能通過電話信道以中速率傳送數據的計算機系統，在戰場上均已有所應用。在自動數據處理系統中，每個司令部均有一臺計算機以及可供參謀軍官使用的視頻顯示器。中繼通信網把這些計算機彼此連通，可以實現信息或數據庫的共享。自動數據處理系統用於諸如戰鬥命令、彈藥情況報告、傷亡情況報告、軍需品儲備情況等的統計表報處理，是很有用的。當參謀軍官通過電話信道使用數據庫時，司令部內的以及各司令部之間的文件量便大大減少。關於自動數據處理的詳細材料，可參見這套叢書的第9冊。

中繼通信系統技術
　　
中繼通信系統中所需的技術可參見圖4.6所示的基本終端設計圖，本章中將較細地討論這些技術內容。基本的電路是電話信道，或是由多路調制器將若幹路電話信道綜合在一起的電路。有兩種可供選用的技術，頻分多路復用和時分多路復用。綜合後的信號稱為基帶信號，如圖中所示的情況，用無線電設備將它發送到另一終端，再用反向處理過程將多路綜合信號分路處理後，通過各個電話信道傳送出去。其他類型的信息也可利用中繼信道傳送。使用數據調制解調器可以使自動數據處理與計算機信息通過電話信道傳輸。但因其傳輸速度較慢，有時也可以在傳送音頻電報信號的電話信道上多路復用傳送幾路電報信號。在自動數據處理系統和電報系統中常常要使用檢錯碼，用以減少由於無線電電路中的幹擾和噪聲所引起的接收信號中的誤差。通信交換機是處於通信電路內末端區的設備。通過交換機接轉才能把信息傳送至相應的目的地地址。



模擬技術
　　
對於司令部內部的近距離通信來說，使用若幹條單獨的電纜與每個電話用戶相連通可能是比較經濟的。對於長距離通信來說，無論是使用電纜或是無線電臺，都須采用多路復用設備，以便各用戶可以共享傳輸設備和信道。
　　
頻分多路復用
　　
單邊帶調幅可以把語言信號轉換到新的頻段上。
　　
圖4.7a所示為一個0～3千赫的語言信號，圖4.7b所示為經單邊帶調制後共享5～20千赫頻段的四個相類似的信號。各信道之間的間隔稱為保護頻段間距，這是在設計系統時考慮到設備的頻率誤差與濾波器欠佳等因素而規定的。
　　
一旦形成了這“四信道群”的新的基帶信號，在中繼通信網中就作為一個單元來傳送。若幹個信道可以組成“群”。若幹個群可組成一個“超群”。若幹個超群可組成“主群”或“超主群”。軍用通信中所用的電路數量的最高水平是60～130個信道的超群，它是由15～32個信道的若幹個群組成的。  



在通信設備中是把群或超群作為一個單元來傳送的，無線電傳送過程中也不必知道在一個群之中有多少個信道，無線電中繼設備中有足夠的帶寬可以傳送處理一個超群。如果由每個信道單獨處理信號而不是按群來處理時，每個信道都需要有單獨的濾波器、調制器和振蕩器，所用的設備量將很大。按群來傳送處理信號時，所需的設備量就小得多，但是，某個設備故障時就會影響到該群內的所有信道。
　　
音頻電報
　　
中繼通信系統內最小的單位通常是單路電話信道。然而像電報這樣的信息並不需要一個電話信道的全部容量。對於一個通常只需用150赫帶寬的單路電報信息來說，使用一個電話信道是一種浪費。可以使用頻分多路復用技術把若幹電報信號組成一個群，這樣的一個群可以有效地使用一個電話信道。這樣就要把各個電報信號調制到話音電路信道帶寬的音頻範圍之內，因此這種技術被稱為音頻電報技術。

數字技術
　　
各種模擬處理技術由數字技術所替代已有好幾年的時間了。目前在戰場上所用的中繼通信系統中使用了數字技術與模擬技術相混合的方法，但今後新的系統將是全數字式的。為了明了這種方法的優點，須解釋數字技術的原理。
　　
在第二章中所述的一些調制方法中，信號被用來直接調制載波的頻率或振幅。而在數字調制中，由一連串的脈沖流代表原始信號，然後用此脈沖流去調制載波，或直接在電纜上交替地傳輸。在軍用通信系統中通常使用兩種數字調制技術，即脈碼調制和增量調制。
　　
脈碼調制
　　
所有脈沖系統均取決於每隔一定時間被取樣的模擬波形。必須作出答復的問題是，為了使原始信號完全地再現，需要什麽樣的取樣頻率？
　　
如圖4.8a所示，欲從這個脈沖流中看出原始連續波的波形並不是不合理的，但實際上所需的取樣次數可以少一些。而在圖4.8b中，預見兩個取樣脈沖之間的原始信號波形會出現凹陷情況幾乎是不可能的。從中可以看出，對最高頻率的每個周波取樣兩次時可以得出其極限值，這種取樣原理的極限值如圖4.8c所示。實際應用中如果不選用較高的取樣率，系統的噪聲和失真將使再現的波形嚴重失真。(另一個取樣的例子是從一系列的電影片格畫面中可以模擬出連續動作的圖像，根據一定數量的電影片格或取樣次數，通過眼睛的視覺暫留而再現原始圖像畫面。)  



對人們講話的模擬輸入信號取樣而產生的信號稱為脈幅調制信號，這種信號實際上並不是很有用的，但可以用作產生脈碼調制信號的中間信號。從下面的敘述中可以看出，數字調制的許多優點中主要是因為所發送的脈沖僅有兩種電平。這種只有兩種電平的信號也就是常說的二進制系統。在脈碼調制中，要把每個取樣脈沖的振幅高度轉換為二進制數字。
　　
圖4.9所示為形成脈碼調制信號所需的步驟。在這個圖例中，某個取樣瞬間的信號振幅可用0～16之間 [ cdhyy註：原書如此，應為“0～15” ] 的任一數字來表示，於是任何取樣脈沖均能重寫為一個四位的二進制數，並把這些數字作為脈碼調制的數字脈沖流來傳送。在這個例子中，如果要發送一個3千赫的話音信號，那麽至少需要6千赫的取樣率取樣(即6千比特／秒的脈沖)。當每個取樣脈沖需要一個四位的二進制數時，將要產生一個24千比特／秒的脈碼調制脈沖流。這個例子表明，傳送脈碼調制信號與傳送原始模擬波形相比，需要更大的容量或帶寬。



從圖4.9中還可以看出，所發送的第三個取樣脈沖為10的二進制數，但其原始信號電平稍大於這個量化級。這種誤差被稱為量化噪聲，因為這種誤差使正確波形產生一些噪聲式的變形而幹擾重新建立的信號。采用更多的量化級可以減小量化噪聲。如圖例中所示，對同樣的輸入信號來說，如果量化級采用64級而不是16級的話，那麽量化誤差將降低到原噪聲的四分之一。但是，每個取樣脈沖將需要6位二進制數(64級)而不是4位(16級)，用於表示一個3千赫模擬信號脈沖流的數據率將增加到36千比特／秒。這樣，脈沖調制所需的帶寬就取決於每個取樣脈沖的二進制數的位數。為使量化噪聲降低到可接受的程度，量化級應分多少級才是合適的，需由設計人員主觀上作出決定。在布魯因中繼通信系統中使用量化級為64級的脈碼調制。
　　
增量調制
　　
這種技術是為了尋求一種比脈碼調制更簡單更便宜的方法而被人們想出來的。盡管現代數字電子技術的發展，已把脈碼調制設備的成本降低到相當的水平，但現在的增量調制技術可以利用較低的比特率而取得較好的話音質量。盡管如此，增量調制所用的帶寬仍然比原始模擬信號大得多，這一點必須看到。
　　
在增量調制中，不是將取樣脈沖的絕對電平編碼，而是將所發送的連續取樣脈沖之間的差值編碼。為此，不必使用多位的二進制數，可以用一位數去表明原始波形是上升(1)或是下降(0)，如圖4.10所示。



在接收機中，此脈沖被用來使波形上升或下降，產生一個如圖所示的鋸齒波波形。如果用濾波器將其平滑，那麽重新形成的信號與原始模擬輸入信號相似。
　　
時分制多路復用
　　
在脈沖調制系統中，利用取樣脈沖之間的時間來發送其他電路中的信號是可能的。這種技術稱為時分制多路復用。為了做到這一點，必須在通信電路的各端點使用同步開關，以便依次地發送各個電路中送來的取樣脈沖，這樣，幾個用戶看起來是同時在使用此電路。盡管各個用戶只是周期性地使用很短的時槽，但可以在接收機中重新建立各取樣脈沖之間所包含的原始模擬信號。

數字調制的優點
　　
至此我們已經看到，利用多路復用技術可以把信號轉換成數字形式並共享通信電路，但所需的帶寬很大，只有在同模擬制頻分多路復用技術相比有許多優點的條件下，占用較大的帶寬才算是合理的。
　　
再生中繼器
　　
在模擬制傳輸技術中的問題是，因電纜與無線電中繼電路中會有噪聲而使信號失真，因傳輸條件與傳播延時不恒定多變而引起不同頻率成分的衰減，結果使所傳輸的信號超過一定距離後就難以接收。
　　
數字傳輸中也同樣存在著信號失真畸變的問題，但在接收機中只需作一種簡單的判決，就是判決脈沖是0還是1。因此在判定脈沖狀態的誤差以前，所傳輸的信號有一定的失真是允許的。只要在對信號作出誤差判決之前插入使用再生中繼器，就可以完整地保持0和1的序列而不必考慮通信電路的長度。圖4.11所示為信號再生的過程。對b點的弱信號進行放大後要對波形的畸變進行校正。在c點要對經過放大的信號進行判決，然後在d點輸出一個新的完善的脈沖。



加密
　　
數字調制的一個重要優點是便於軍事通信中對信號加密。對模擬信號來說，可以用各種方法進行保密傳輸。可以把信號分置到各個頻段內並加以重新組合，但這種方法在實際的系統中難以有效地把分置開的信號組合起來，難以滿足保密要求。另一種辦法是，可以把信號分解成若幹個很短時間段的信息後再加以重新組合，但這種方法在用正常速度對話的通信系統中，由於保密要求高而不宜使用。
　　
數字通信的加密既簡單又有效，在發送端加一“隨機的”脈沖序列以構成保密信息，而在接收端去掉這同一的脈沖序列就可以解碼。這種脈沖序列在電子設備中易於產生。真正的隨機序列是不能使用的，這是因為接收端無法產生一個完全相同的序列，而能產生一個偽隨機碼。在一段相當長的時間內，一連串0和1的圖形不會重新出現時，(在實踐中這段時間可能要許多天的時間)，人們便可以把它看作是隨機的。在接收端與發送端，可以用一個比較簡單的保密密鑰碼去控制電子設備產生這個偽隨機序列。

無線電中繼
　　
很清楚，多路復用的中繼通信信號群需要使用寬頻帶通信電路。單獨的一對有線電電路只能用以傳送很小的群。同軸電纜、波導管和光纖有足夠的帶寬可供中繼通信使用，但建設這些電路的投資大，時間長，又不能機動，所以使用無線電中繼通信是可取的。
　　
在軍用幹線通信中所用的無線電中繼通信的原理如圖4.12所示。兩地的終端站之間不能獲得直線無線電路徑，在該電路中間設置一個中繼站，因而名之為無線電中繼。中繼站同兩終端之間有良好的直接無線電路徑並能在接收一個終端站信號後自動地轉發給另一個終端站。在遠距離的中繼通信電路中可以設置若幹個中繼站。



60千赫以上的一些頻率已被用於無線電話通信中。在用高頻天波傳播的越洋通信電路中，在用甚高頻視距傳播的對地面車站、對空中飛機以及艦對岸的通信電路中，都可以載送較大的電話信息量。通常這些頻率所能提供的信道容量是很有限的。所以在甚高頻以下的頻段內一般不使用多路通信設備。
　　
對於民用中繼通信系統來說，主要的目標是要通信容量大，使用超高頻頻段，譬如說使用3000兆赫，能獲得很好的結果。12000兆赫左右是無線電中繼通信可用頻率的上限值，這是因為該頻段上的電波在傳播過程中穿透雨水與其他水氣冷凝物的能力很弱。超高頻中繼通信系統只能在視距範圍內使用，選擇中繼通信站的陣地必須十分仔細，還要用相當的時間對各臺站的設備(天線)進行校直。這個頻段適合於固定式的民用中繼通信系統使用。使用大型高方向性的天線以及很高的天線塔，可以減少相互的幹擾，還可以減小發射功率。
　　
陸軍用的中繼通信系統經常要進行戰術機動，還要能在短時間內投入使用或撤收，所以不宜使用超高頻頻段工作，而使用特高頻頻段是較好的，既可以獲得適當的電路容量，而且臺站選址的容差條件也比較寬和。
　　
無線電路徑的性能
　　
無線電中繼鏈路中每一段電路上的接收機和發射機之間只能有一定的傳輸路徑損耗。在時分制多路復用系統中，如果超過了這個傳輸路徑損耗值，那麽所接收的數字脈沖流中誤碼率將很高而不能使用。考慮了天線的增益和饋線的損耗後，在無線電中繼電路中允許的凈損耗值便是無線電路徑的性能。可使用的無線電通信可以是中間無障礙的長距離通信，也可以是在直線視距內有山阻擋時的很短距離內的通信，如圖4.12中的路徑2所示。
　　
天線
　　
當系統點到點工作時，可以使用在特定方向上輻射的定向天線。把無線電功率集中在一個方向上發射，使功率得以充分地利用。只要在非期望的方向上沒有什麽輻射，那麽既可以減少對鄰近無線電系統的幹擾，還可以最大限度地減少被敵竊聽的可能性。在接收端使用方向性天線，可以減少其他電臺的幹擾與敵臺的幹擾。特高頻中繼通信電路中典型的天線見圖2.26、圖2.27，這些天線的增益都在10～25分貝之間，天線的校直和隱蔽都易於做到。
　　
選址
　　
位於高地上的無線電中繼終端站可以取得最佳的無線電傳播路徑，可是由於各種顯而易見的原因，司令部往往要設置在更為隱蔽的地方，因此司令部必須用一條“尾巴”，即用一條電纜或輔助的無線電中繼電路同無線電中繼站相連接。
　　
從地圖上勘察可以選擇無線電中繼站的陣地。根據圖上標出的無線電路徑分布圖可以驗證最後選定的無線電路徑是否符合第二章中所述的菲涅爾區凈空條件。實際上最後選定臺站陣地時，還要進行實地勘察以檢查下述幾點：
(1)地圖上沒有標出的當地的各種障礙物，特別是樹的高度和密度；
(2)隱蔽和偽裝的可能性；
(3)無線電中繼通信車的通路；
(4)其他電子設備是否已占據了該陣地，因為雷達和監視設備等也需要使用同樣的高地。
　　
轉發器
　　
圖4.13所示為無線電中繼轉發器。頻率為f1的輸入弱信號被轉換為一頻率較低的中頻信號，象第三章中所述的超外差接收機中的放大作用一樣，此中頻信號在中頻放大器中得到放大。然後將此中頻信號轉換成下一段無線電中繼電路輻射所需的頻率f2。雖然頻率f1和f2是處在同一頻段內，其傳播情況也相同，但在轉發器的輸入輸出之間總要有一個頻率差。如果不是這樣，由於發射端輸出信號的反饋作用，會使接收機難以接收所需的信號，整個轉發器就不能穩定地工作。  



在實際工作中選擇頻率是十分復雜的，要考慮到電磁兼容性的各種因素。設置在同一陣地上的各個電臺不能使用相同的頻率，不能多路復用各個頻率，也不能使用與各個電臺的本地振蕩頻率和中頻頻率有關的組合頻率。應當認識到，所有的無線電臺，無論是用於無線電網內的或是中繼通信系統內的，還是用於遙測系統的或是作指揮用的，使用中都會使電磁兼容性方面的問題增多。另外，使用轉發器後所需的頻率數將增大，就必須對整個中繼通信網安排一個頻率分配計劃，其中應包括為對付敵人電子戰活動以及為適應自己軍隊行動需要而周期性地改變工作頻率的計劃。在幾個相距很遠而又不毗鄰的地區內，可以重復使用大型中繼通信網的各個頻率。
　　
圖4.14所示為英國軍用的TRIFFID型無線電中繼通信設備，其下部是電源設備，中間部分是包括基帶電路、調制器、解調器和頻率合成器的設備部件，其頂上部分是頻率範圍為225～1850兆赫的三個可交替使用的射頻部件中的一個。



TRIFFID型中繼通信設備和其他現代化的中繼無線電臺一樣，均有機內自檢測裝置，可以對設備的性能進行連續的監測，並可以發出聲音告警信號和燈光告警信號。另外，為能迅速地判斷無線電中繼通信鏈路中發生故障的地點，可在該機中插入使用測試圖象發生器和識別電路。無線電員只要調節簡單的開關裝置，測試信號就能在無線電中繼鏈路各有關部件的回路間往返傳送，迅速地判明故障的部位。

電話交換
　　
只有在需要近乎連續不間斷通信的條件下，兩個遠程終端之間使用一條固定的專用信道才是經濟的，通常的情況是，一個終端與其他一些終端通信總是不定時地進行的，這就要求把各個終端同一個具有交換設備的通信網相連接，然後各終端才能通過合適的電路彼此連接。雖然通信的交換接轉可用人工方式來實現，但現在自動交換系統已占統治地位，本節中將介紹各種不同的交換接轉技術。
　　
對用戶來說最要緊的是系統的可靠性，可用通信工程師的術語“服務等級”來表述。服務等級是指在一定的設備條件下所要呼叫溝通的次數與未能連接溝通的呼叫次數之比。0.01的服務等級就是每一百次呼叫中有一次未能被接通。如果有足夠的中繼通信電路和接轉交換設備，就會有令人滿意的服務等級。所用的設備過多將會增大費用，所用的設備不足會在通信繁忙時引起嚴重的堵塞，所以對話務量的預測是非常重要的。可以用標準的公式來表示某個服務等級條件下通信話務量與所需設備數量之間的關系。在市內電話系統中，這個計算公式是按每天上午中段時間內通話最忙碌時刻的話務密度為基礎的，而話務密度是按同時進行呼叫數量的平均值計算的。軍用通信話務量的統計比較困難，通信業務的繁忙時間主要同發生的各種事件有關而不完全取決於一天中某段時間內的通信話務量。
　　
模擬電話交換
　　
現在使用的交換設備有各種類型的電子機械式交換機。步進制交換設備是1891年發明的，目前在英國民用市內電話系統中仍然普遍使用著，在布魯因系統中使用也很可靠簡便。在許多國家中，現在已普遍使用了縱橫接線器，並在此基礎上發展使用了現代化的電子控制式接點接線器，西德的奧托科軍用中繼通信系統就是使用這種接點接線器。
　　
這三種設備都可以通過如圖4.15所示的接轉矩陣或空分制交換設備而有效地彼此連通。從圖中可以看出，在輸入2和輸出3以及輸入4和輸出1之間正在通話。



步進制與縱橫制接轉器都采用電子機械式設備，這種設備的容量大而價格便宜，但隨著使用時間延長和接觸點磨損或不幹凈，故障也會增多，而且其接轉速度也不高。在現代電話交換設備中，使用如圖4.16所示的簧片繼電器可以提高電話接轉交換的速度、降低設備成本並提高可靠性。



當電流通過線圈時，簧片受磁力作用而吸合，形成了電接點。沒有電流時，兩接點端間分開約0.1毫米。由於這個移動距離非常小，使得該開關的動作比老式開關迅速得多。封裝玻璃管內充有氮氣，使觸點保持幹凈。
　　
這三種設備都適用於模擬信號通信，而且在電子交換機中可以用計算機來控制簧片繼電器接線器。計算機控制的優點將在後面論述。但是，高速率的數字信號不能有效地利用這種設備來處理，這是因為在接轉交換過程中開關觸點的來回跳動和電流的波動會產生錯誤的脈沖。
　　
數字電話交換
　　
目前還沒有能適用於模擬信號傳輸的理想的電子交換設備，這是因為電子交換設備不同於機械式交換設備，采用半導體器件的這種設備的開關電阻值範圍很有限，這種設備的輸出信號並不是完全按輸入信號的線性關系輸出的，所以輸出的模擬信號畸變，而且在標稱的外輸出線上有泄漏，其效果就相當於增加了背景噪聲。盡管這種設備對模擬通信來說並不合適，但對二進制數字信號來說，即使信號有畸變，這種設備還是較好的，能判定信號的邏輯0或邏輯1狀態。
　　
分時式數字交叉點矩陣
　　
數字傳輸電路是按時分多路復用方式連接在數字交換機上的。為了在一輸入群和一輸出群之間溝通一個信道，需要有兩個操作過程，如圖4.17所示。



首先將輸入群中的時槽移位到輸出群所要占據的時槽上，這被稱為時間交換。其次通過交叉點矩陣把輸入系統接轉到輸出系統上，這稱為空間交換。空間交換可由電子接點接線器來實現，這種電子接點接線器是一種電子邏輯門，每個時槽的操作時間只需幾個微秒，所以若幹個同時進行的通話可以共享設備。
　　
英國的松雞中繼通信系統中所用的交換機就是這種類型的設備，時分多路復用的信息為32路的一個群，在通過空分交換設備與相應的時槽溝通以前，輸入信號先在交換設備內存儲著而不發送出去。接轉交換操作是由小型計算機控制的。
　　
軟件
　　
計算機所執行的操作受所用的軟件控制，重寫幾段程序就可使程序改變而不必去改動硬件線路。計算機的這種很好的靈活適應能力，使設備展開使用之後，如果還有相當的富余容量的話，可以給設備加一些新的任務。這套叢書的第9冊將詳述這個問題。
　　
為了實現這一點，所用的軟件必須是高質量的，軟件文本必須很完善，所用的程序必須是通過驗證可用的。像英國陸軍所用的松雞中繼通信系統那樣的系統，編制程序的工作量就在50個人年以上，而且，沒有一個良好有序的工作方法，程序中的毛病還很難發現。軟件的質量是一種難於度量的概念，一般來說，程序必須使系統能執行各種必需的任務，並使系統能適應各種可能發生的事件。程序並不是只有優點沒有缺點的，要根據它在計算機內所占的內存空間、完成任務的速度、是否便於檢查和故障自檢等性能來衡量。此外，編制出最後可以使用的程序可能要花費大量的工時。
　　
在數字式電話交換機以前的各類型電話交換機中，信息的接轉交換過程發生災害性故障是很少的，但是，不良的計算機程序只要有一點小的錯誤就可能產生嚴重的通信故障，所以在通信交換設備中依賴於軟件是有危險性的。如果有個別元件故障，由軟件去啟動一些備用的操作可以獲得相當的可靠性。某些系統要頻繁地用軟件對硬件進行故障診斷並進行重新組合操作，以防止整個系統的失效。
　　
用軟件控制交換機的主要優點是，可以用重編程序的辦法來改善電話系統的設備性能。為了改造現用的設備，步進制和縱橫制交換設備需徹底重建。
　　
采用計算機控制具有以下的性能特點。
(1)有優先等級的控制功能，可以自動地斷開優先等級低的用戶。
(2)可以按用戶的預定計劃進行會議通信和廣播通信。
(3)有備用路由選線功能，可以減少通信的擁擠堵塞，或避開發生故障的電路。
(4)帶有壓縮簡化撥號的標準號碼簿。

電報交換
　　
電報信息的特點與電話信息有所不同，作電報通信用的電傳打字機比電話機少得多，而每個電傳打字機的使用率比電話機高得多。另外，在電傳打字機上拍發電報要等待一段時間，所以報務量的峰值問題不很突出，因此可以根據各種通信業務量的統計來選用交換網的種類。與電話通信的另一個不同點是，電報交換網不需要雙工方式的通信電路，可以發送多址電報，可以允許有某些傳輸延遲時間。
　　
直通交換
　　
電傳打字機采用與電話機連接相同的方法互連的技術稱為直通交換，它可以用於商業上的用戶電報交換。電報與電話相比，誤碼對通信的影響很大，所以電報交換所用信道的質量應比電話通信的要高，而且需使用單獨的電路。
　　
紙帶轉報
　　
所有的電報電文均準備和儲存在穿孔紙帶上。轉報站的紙帶穿孔機把輸入的電報報文打印在新的鑿孔紙帶上，然後將其撕下進行處理或給下個收報站轉發，所以常稱為撕斷紙帶式電報系統。這個工作過程是人工執行的，操作員取下紙帶後，識別收報目的地地址，然後把紙帶送到另一個適當的自動發報機給下一個轉報站發送。紙帶轉報與直通交換相比，所用的信道數要經濟得多，這是因為當電路負載過重時，電報可以排隊等候。
　　
自動存儲轉發
　　
在報務量很大的情況下，使用自動交換設備是很經濟的。存儲轉發式交換設備的基本構成如圖4.18所示。在撕帶式轉報系統中的路由分配是由人工進行的，電報是存儲在紙帶上的。自動化的第一步目標是減少紙帶的數量，因為在通信業務量很大的野戰通信車上難以管理大量的紙帶。可以只把電報起始部分中的地址打印在鑿孔紙帶上而把電報的其他內容存儲在磁帶上。這樣做時，操作人員在處理路由分配信息時仍可能會發生某些差錯。自動化的進一步目標是要求減免路由分配信息中的差錯，通常在這部分路由分配信息中插入檢錯糾錯碼，用以減少傳輸過程中的差錯。現已成功地使用了許多完全自動化的存儲轉發系統。英國的野戰電報自動發送系統就是其中的一種，通過控制臺上的監控裝置可使計算機全面地控制電報的路由分配。



現代的中繼通信系統
　　
最新一代的軍用中繼通信系統與以前的中繼通信系統相比，有以下幾個主要特點。
　　
集中使用原則
　　
在早期的中繼通信系統中，某些特定的信道只能運用一種通信方式。例如，可以把一個信道用於電報或同時傳送音頻電報，再把一個信道用於傳送計算機系統的自動數據處理信息，而再把另一信道供優先權高的電話用戶專用。這樣的問題是，所有其他的用戶只能共享剩余的信道，通信的服務等級就將降低。集中使用原則是，所有信道都能傳輸處理各種信息，而且沒有一個信道是專用的。只要有一個信道，優先等級高的用戶仍然可以優先通信，但所使用的具體信道並不是固定不變的。在有許多用戶共享許多信道的條件下，對通信情況的統計結果表明，通信電路溝通的成功率較高，通信的服務等級上升。
　　
設備的通用性原則
　　
設備的通用性原則是上述集中使用原則的必然結果。設備的通用性原則是指盡可能地使用相同的設備或系統部件來完成各種不同的功能。例如數字中繼通信系統要能接收電話信息、電報信息、傳真信息與自動數據處理的數據，並且能將各種信息轉換成二進制信息流。要在通信網中傳送各種信息，應只使用一種型號的交換設備。執行設備的通用性原則可以降低設備基本部件的成本，特別是對電子設備來說，隨著產量的增大會使設備的成本大大下降。減少設備部件的型號種類可隨之而使庫存零備件項目和故障修理項目簡化。
　　
設備的通用性原則既適用於諸如電子線路等硬件方面，也適用於軟件即計算機指令系統中，有助於大型復雜的計算機系統的管理使用。
　　
向數字系統發展
　　
許多中繼通信系統中的模擬制設備目前正在逐步地被相應的數字系統所取代，但是在沒有全面實現數字化以前，是不可能獲得數字化的全部優點的。例如，如果來自中繼通信電路中的脈沖流遇到一個模擬制電話交換機後，必須進行數模轉換，而此信號要通過一條數字電路輸出時還得進行模數轉換。這樣多次轉換之後，信號會變得很差。
　　
現代的中繼通信系統都是全數字型的設備。英國陸軍的松雞中繼通信系統的技術特點就是全數字化的設備，話音、電報、數據與傳真等輸入信息均共享同樣的數字信道(16千比特／秒)。話音信號在用戶電話機裏采用增量調制法直接數字化。信息的加密是在參謀工作車內進行的。參謀工作車內的設備可以組成若幹個32路時分多路復用的中繼群。這些信道均由計算機控制的數字式交換設備用時－空－時方法接轉溝通。整個系統只使用一種型號的計算機，但還有一些備用軟件可以保證松雞中繼通信系統使用普通的交換機進行電報存儲轉發以及進行系統的管理，這樣就很好地實現了設備的通用性原則，並可以全面地獲得數字化的優點。
　　
向數字化系統發展的其他一些優點是，符合於總的技術發展方向，有利於促進電子設備和計算機工程技術的發展。電子技術設備中的集成電路日益復雜，有的集成電路中包括有數千個晶體管，但用這些復雜的集成電路制造的許多設備的價格還在下降。
　　
微處理機以及其他數字電子設備對當代生活中的許多領域所產生的影響是很明顯的，但這種電子革命的趨勢目前還只是表現在數字電子技術設備中，大規模集成電路在模擬制通信系統中的使用還不多。
　　
松雞中繼通信系統用戶分機的原型樣機中約含有200個集成電路，所以這種樣機的體積較大，價格也較貴。新設計的用戶分機如圖4.19所示，其中已使用一臺微處理機、30塊集成電路和3塊混合電路。除一些模擬制部件和高速邏輯電路外，已用微處理機取代了原先樣機中的硬件。


圖4.19　松雞中繼通信系統的用戶分機
　　
現今的一些小型計算機已可用幾個分擔不同任務的微處理機來替代，這就意味著在各個輸入終端和輸出終端內可以用一些部件來取代計算機而仍能保持各個終端原有的性能。在通信交換機中用微處理機取代小型計算機，可以有效地減小設備的外形尺寸並降低消耗功率，這是因為小型計算機為冷卻和空調需消耗很大的功率。
　　
現代的中繼通信網同由各個計算機、小型計算機與微處理機組成的系統之間有許多相類似之處。通信和計算機的聚合意味著原先在一門學科內發展起來的技術，現今在兩者之間已彼此相關了。由多個計算機互連而組成的自動數據處理系統同由計算機控制的中繼通信系統結合連通是必然的發展趨勢。

松雞中繼通信系統
　　
松雞中繼通信系統是英國駐西歐陸軍和皇家空軍使用的最新的戰術數字式保密中繼通信系統。該系統是一種真正的地區性中繼通信系統，其通信網可以覆蓋整個作戰地區，在此戰區內的各司令部以及各個移動式的用戶終端都可以同通信網相連接。數字技術和由計算機控制的交換接轉技術，可以使松雞中繼通信系統內的各個有分機號碼的用戶，同其他有分機號碼的用戶自動地連接溝通。軍用通信系統的另一個技術改進和新的特點是，使用單信道無線電接口分系統後可以使各移動式用戶同系統內的各中繼通信設施相連通。
　　
圖4.20所示為松雞中繼通信網的一部分以及松雞中繼通信系統的幾種不同類型的接口設備。這些內容在下面予以解釋。



中繼通信網
　　
中繼通信網是系統的主要組成部分，由若幹個已展開配置的通信網節點(前面稱作通信中心)所組成，其通信範圍可以覆蓋整個作戰地區。各個節點內都有由預先存儲的程序實施控制的數字式電路交換機，這些交換機由無線電中繼電路互相連接。無線電中繼電路的長度通常小於25公裏，各有16個或32個16千比特／秒的時分多路復用信道。各中繼節點和無線電中繼設備在工作時都必須是固定不動的，除非在系統中有冗余的中繼節點和無線電中繼設備，各個節點才能隨部隊的戰術行動而移動，或為了中繼節點本身的安全保護而移動。
　　
固定式接口設備
　　
司令部的各參謀機構均配備有各自的小型通信設施，即能使無線電中繼設備與幹線中繼通信網相連接的接口節點機。軍司令部使用的是主接口節點的設備，可以為150個用戶進行本地接轉。各參謀機構的用戶設備通過電纜與主接口節點機連接，如果有良好的無線電路徑可以利用的話，也可以通過位於高地上的超高頻多路無線電中繼站與主接口節點機連通。主接口節點的交換機可以為諸如軍司令部這一級的大量參謀用戶分機服務，而對於像旅司令部內小量的用戶分機來說，就不必使用這樣復雜的設備。在這種情況下，供旅參謀部用的終端設備可以通過二級接口交換設備與無線電中繼通信車，直接同最方便的中繼節點相連接。在此中繼節點上，各種通信交換接轉甚至旅司令部內部的本地通話接轉均能進行。二級接口交換機可為25個用戶服務。師司令部的情況與旅司令部相似，但比旅司令部的用戶分機稍多一些，要用兩個二級接口交換機。
　　
分離式或移動式接口設備
　　
不位於司令部內的獨立的用戶或移動的用戶，可使用一種稱為單信道無線電接口設備進行無線電話通信。單信道無線電接口設備通過無線電中心與中繼通信網相連接，這樣可使移動式用戶使用與固定用戶一樣的設備，並具有同樣的通信能力，還可以在整個作戰地域內自由運動過程中通過各無線電中心逐個地半自動連接而進行通話。關於移動用戶的接口設備以及將來可能要使用的“獨立式”設備，在第六章中敘述。
　　
松雞中繼通信系統的特點
　　
該系統的設計性能以及在展開使用之後，能為各中繼節點之間提供多條可供選擇的通信路由，在呼叫通話時可以自動地避開損壞的或出故障的設備和通話信息擁擠的電路。只要某一信道可以使用時，用戶之間就能彼此通話。為實現這一目標，該系統具有兩個技術特點：即擴散式路由探索與委派式路由選定。擴散式路由探索方法是，交換機可以發送擴散式路由探索電報來發現所要聯絡的用戶的位置，如圖4.21所示。  



為了將使用許多信道的擴散式探索的次數減到最少，在每個接口節點上都編制有常用被呼用戶表。當一個用戶的號碼被呼叫時，就將其號碼置於常用被呼用戶表的頂部位置。如果該接口節點隨即呼叫同一用戶，就不需要進行擴散式路由探索。然而如果在一段時間內該用戶沒有被呼叫，那麽該用戶號碼在常用被呼用戶表中的位置便要下移，直至最後移出常用被呼用戶表。另一個重要的技術特點是，把路由控制選用的權力委派給各個交換機依次地去溝通聯絡，這樣才能使各交換機按其所掌握的情況去繞過已損壞的電路和避開通信擁擠的電路，便可以與所需聯絡的終端通信，如圖4.22所示。



松雞中繼通信系統的其他一些性能特點如下。
　　
使用。松雞中繼通信網是一種高速的通信交換系統，能在幾秒鐘之內溝通聯絡。首次呼叫的溝通概率取決於用戶的優先等級，但一般的呼叫溝通率不會小於95％。
　　
方式。該系統內設有能傳送話音、電報、數據和傳真信息的保密通信設備。基本工作方式是話音通信，但各用戶終端設備可以通過專用附加設備同電報設備、數據設備和傳真設備相連通。文件收發中心為那些沒有自備終端設備的用戶提供電報設備和傳真設備。
　　
號碼表。每個用戶都有一個按部隊組織結構排定的固定專用的7位電話號碼，例如第一位代表所屬的戰鬥編隊，第二位代表戰鬥編隊的類型，第三位代表機構的識別標誌等等，計算機控制的交換機可以找到所要的通信用戶，無論該用戶位於系統中的什麽地方。
　　
管理。系統中有全面的系統管理設施。使用同一類型的處理機進行接轉交換和存儲發送信息，使系統對軍事情況的變化能作出快速反應。
　　
修理。系統的各種硬件設備中都有內裝式檢測設備，可以用更換組件的辦法迅速地修理大多數故障。使用電子修理車上的自動檢測設備可以排除戰場上各種設備的復雜的故障。
　　
便利條件
　　
計算機控制的電子交換系統的優點之一是，為用戶提供的便利條件幾乎是無限的，一般地說，這是因為使用中的每種便利條件都是由計算機程序或軟件所控制的，在電子器件或硬件方面所要花費的代價並不昂貴。松雞中繼通信系統在使用中的便利條件有以下一些。
　　
縮位撥號。用戶要經常呼叫網內的某些用戶電話號碼，僅需撥三位數號碼，前兩位是特殊電話號，後一位是表示十個常用號碼的0～9序數中的一位數。
　　
線路組群方式。有需要共同關心事務的一組用戶，諸如同一司令部內的幾個參謀機構，可以把所有來話呼叫按優先等級的順序接轉到各個參謀機構的第一號空線上去。線路組群的規模限於五條線之內。
　　
呼叫轉移。當通話呼叫的對方不在的期間，呼叫用戶撥5位數字的電話號碼後，便可把呼叫自動地轉移到另外的號碼上去。
　　
呼叫轉接。進行通話的雙方都可以把正在進行的通話轉接到第三方。例如，那個沒有叫通炮兵科而叫通了作戰科的電話，可以不需要重新撥七位電話號碼而把電話轉接到炮兵科。
　　
呼叫保留。用戶可以使已接通的線路保持直通的情況下，用同一部電話去進行另一個呼叫而不被正在等待的那個通話者聽到，待通話完了之後再恢復原先的通話。
　　
專線用戶電路。某些用戶需用專線快速接通一個或幾個用戶。這些要求只能在有限的範圍內予以滿足；因為使用專線用戶電路會使其他用戶可用的中繼電路數減少。擁有此種便利條件的用戶需另設正常通話用的電話機。
　　
預占業務。按下“加急”和“特急”按鈕後可以利用這兩級的預先占線業務。這種便利條件能使具有優先權的用戶自動斷開優先等級較低的用戶的通話線路而接通優先等級高的用戶通話線路。通話者可以聽到一種特殊的音調，告知他已被一個優先等級高的通話占線。這個便利條件可以在整個中繼通信系統的幹線通信與本地通信中應用。
　　
電話會議和廣播。電話會議是三個或更多個用戶的並聯通話工作方式。廣播通信也是多用戶線路的並聯連接，但只有組織廣播通信的用戶可以發信。電話、電報、傳真與數據通信均可使用廣播通信。會議通信只能使用話音通信和電傳通信。
　　
隔斷中繼外線接口。這是最大限度地減少通話量以保證最重要的用戶能使用中繼外線通話的一種工作便利條件。在作戰活動的緊急情況下或系統遭受破壞的情況下，可以用這種辦法減少系統的負載量。隔斷中繼外線分兩個等級，每一級隔斷使用外線用戶的數量是不同的。被隔斷了外線的用戶不能通過中繼外線對外呼叫，但能接收到中繼外線的來話呼叫，仍能進行本地通活。
　　
間接電傳通信。某些中繼節點內配有存儲轉發設備供分發電傳電報使用。存儲轉發多址電報是按優先等級順序發送的，必要時可以為某個臨時脫開系統的收報者存儲電報。
　　
與其他系統的接口
　　
松雞中繼通信系統符合國際上一致同意的歐洲通信組織制定的各種標準，所以能同符合於歐洲通信標準的其他系統相兼容。單信道容量為16千比特／秒是一個基本的標準，贊同歐洲通信組織標準化協議的其他北約國家，在啟用新通信系統時將采用16千比特／秒的單信道容量標準。如圖4.20所示的戰術接口裝置可以在裝備有松雞通信系統設備的軍司令部的側翼地域或後方地域內展開，以便於同側翼的其他軍司令部和更高一級的司令部通信。這種接口裝置也能把松雞中繼通信系統同使用布魯因通信系統的部隊與戰鬥編隊的有關設備相連通。此外，還有一種在松雞中繼通信系統內能廣泛使用的接口設備，可以同固定式的民用型或軍用型電報、電話系統相連接。
　　
另外一個重要的便利條件是，作戰無線電網內各用戶的電臺可以通過單路話音信道進入松雞中繼通信系統，各用戶的電臺使用作戰無線電網電臺接口設備就可以在整個松雞中繼通信系統內獲得良好的通信能力。所有通過作戰無線電網電臺接口設備的通話都是由接口設備操作員用人工操作的方法，在指定的作戰無線電網電臺接口工作頻率上呼叫溝通的。

J-20

第五章　通信電子戰

引言
　　
電子戰對戰場上電磁設備的所有用戶來說都是一個重要的課題。本章介紹電子戰的概念和原理，並限於論述通信電子戰的內容，關於電子戰在雷達和電子光學方面的內容，將在這套叢書的第7、8兩冊中敘述。
　　
電子技術的新進展提高了野戰通信系統的適應能力和工作容量。由於指揮官及其參謀軍官習慣於使用先進的電子設備，他們對這些設備的依賴性也在增長。潛在的敵人深知這一點，因此他們可以努力設法利用這種情況取得好處。概括地講，通信電子戰是要按我方的需要，利用敵方使用的電磁頻譜或減弱敵方對電磁頻譜的使用，同時保持自己使用電磁頻譜的能力。

電子戰的結構與組成
　　
電子戰有三個明顯不同的組成部分，它們之間的關系如圖5.1所示。



(1)電子支援措施，它包括對敵方發射機的搜索、截獲、監測和定位。
(2)電子對抗措施是用施放幹擾的方法去阻止或有效地減弱敵方使用其通信系統的能力，或是利用電子手段去欺騙敵人。
(3)電子反對抗措施是保護我方通信系統免受敵方截獲、欺騙、干擾和定位。
　　
電子支援措施主要是截獲敵方傳輸信息的一種被動式的對抗措施，而電子對抗措施是破壞敵方通信的主動性措施。圖5.2所示為電子支援措施、電子對抗措施以及隨後要運用的其他攻擊手段的電子戰各組成部分的關系。電子支援措施與火力攻擊、施放幹擾、進行電子欺騙等手段結合使用，是攻擊敵方指揮控制系統的有力手段。

圖5.2　戰場通信的電子戰系統



電子反對抗措施是保護我方通信免受敵方電子戰活動傷害所采用的措施，它可以是主動的，也可以是被動的。

電子支援措施
　　
電子支援措施主要包括截獲、監測、定向和分析，它有雙重目標，一是獲取敵方的作戰情報，二是獲取實施攻擊性電子戰所需的情報。從通信情報中可以獲取有直接戰術價值的情報，如作戰命令、敵司令部及其部隊的位置和番號、敵軍的活動情況、敵軍的作戰意圖以及有關敵軍電子密碼系統的情報等。電子支援措施每天24小時地為指揮官提供遠距離對敵監視的能力。電子支援措施提供了進行電子戰活動所需數據庫中的大部分數據資料。這種數據庫是電子戰系統中最基本的組成部分。
　　
搜索和截獲
　　
搜索是指對電磁頻譜的某個部分進行偵察，以便將在該段頻譜內出現的信號進行分類。成功的搜索活動可以截獲敵方傳輸的信息。盡管自動數據處理設備的應用日益廣泛，但搜索的操作活動可以用手工方式進行。搜索是一項長期而艱苦的工作，如果要對敵方戰鬥序列的電子信號有效地評價，並能獲得較多的情報信息量，必須持續不斷地進行搜索工作。
　　
搜索過程中尋找特定的呼號、調制方式或其他顯著的信號特征等，可使搜索工作更有成效，例如搜索人員應懂得某些特定的頻率只是供某些無線電網使用的。
　　
完成搜索和截獲任務是比較困難的，這是因為敵方有許多發射信號的電臺在工作，這些電臺在不同的地點以不同的頻率和信號強度發信，而且所發射的信號是斷續地出現的。因此要成功地截獲敵方的信號，很大程度上要依賴於精良的截獲設備以及所選定的電子支援措施接收機臺站的陣地位置。接收機必須具有良好的動態範圍，能在有關的各頻段內同時處理各種弱信號和強信號。如果所用的設備中帶有精確調諧的數字頻率顯示器和頻譜掃描顯示器，如圖5.3所示，將是十分有用的。這樣操作員在聽到信號之前就能清楚地看到敵方設備的工作頻率。利用這種設備，即使敵方發射的信號很短，也能將其記錄下來。使用現代化的設備，這一工作過程可以自動進行。


圖5.3　頻譜掃描顯示器　
　　
現在有幾種不同的技術可以用來使無線電接收機適合於搜索和截獲之用。如果完全掌握了敵方信號的頻率和類型，那麽使用匹配濾波器便可獲得最佳的探測。顧名思義，該濾波器是專門為適應所需信號而不是為噪聲或幹擾信號設計的，在接收機輸出端能獲得最佳的信噪比。為了截獲較多的一般的信號，可以使用帶有若幹個並聯式窄帶濾波器並能覆蓋整個頻段的信道接收機，這種接收機可以選用最強的信號，也可以顯示幾個信號。
　　
另外也可以使用掃描接收機，這種接收機可以對有關的頻率進行掃描調諧後精確地測出所截獲信號的頻率。這種接收機有一個明顯的缺點，那就是一次只能檢測頻段中的一個狹窄的區段。對用於截獲敵方通信的接收機來說，使用信道接收機是較好的，它能不間斷地監測全部頻段，而且不會錯過敵方短暫的發射信號。盡管這種接收機的頻率分辨度較低，但因為它僅需知道某個信道帶寬內的頻率，所以一般來說是夠精確的了。
　　
監測
　　
在截獲敵方發射的信號之後，就可以進行連續的監測以便進一步分析信息。可以記錄下無線電網內的工作活動並註意那些通信業務繁忙的通信電路。如果敵方在使用明語通話，或者能對敵方的加密信息解密，就能獲得直接的情報信息。
　　
定向
　　
在成功地搜索並截獲敵方的無線電網後，定向可以測出敵發射機的大致位置。無線電定向的基本原理很簡單，用三角測定法可以在地圖上定出發射機的位置。
　　
使用多個定向接收機，在一個基線上至少要有三或四個接收機，就可以測定目標發射機的位置。典型的甚高頻定向天線如圖5.4所示。



圖5.4　甚高頻定向天線
　　
外來信號由四個偶極子接收後，比較兩組對角線上偶極子輸出信號的相位並可取得方向信息。將這些輸出加到陰極射線示波器的水平與垂直偏轉板上，在操作員的顯示器上就能指示出方位，如圖5.5所示。


圖5.5　定向方位指示
　　
將方位標繪在地圖上形成一個三角形後，就可以從中找出敵發射機的位置，如圖5.6所示。



定向的精度受多個誤差源的限制，可以設法減小這些誤差源的影響，但無法完全消除誤差源。
(1)選址。為使定向天線的位置精度達到10米以內，需要有8字形柵格基準。
(2)電波傳播的可變因素。目標發射機與定向臺之間的理想傳播路徑應是視線。像小山、樹木、鐵塔和鐵絲網等各種障礙物均會
     影響發射信號的傳播，並引起傳播的方位誤差。電波傳播的可變因素對高頻電波的影響比對甚高頻電波的影響大。由導電
     表面反射的大信號可能被看作第二發射機在發射同一個信號，如圖5.6所示。在某些情況下，這兩個信號會結合起來而產生一
     個虛假的方位信息。
(3)干擾。在同一頻率上工作而又相距不太遠的幾部發射機會幹擾定向，產生較大的方位誤差。
　　
一個良好的定向台位置應盡量靠近戰線前沿，而且要位於開闊地帶內。另外，出於戰術上的考慮，定向台的位置應便於隱蔽。為折衷處理這些矛盾的要求，可將定向台盡量靠近戰線前沿設置而又要位於容易隱蔽的地方。因此，在通常情況下甚高頻定向的精度很難達到小於2度。這就是說，在30公里距離上測定敵發射機的位置時，會有1公里的誤差。高頻定向時由於電波傳播的可變因素影響較大，定向精度更低。由此可見，單靠定向去捕捉目標通常是不很精確的。
　　
分析
　　
一旦經定向測定目標發射機處在某一可能的地域內，通過人工研究作戰地圖便能推斷出目標發射機的確切位置。
　　
分析人員可使用獲得的情報描繪一張敵軍部署的全貌圖。可推斷的信息種類包括有敵司令部的位置、特種部隊的位置、戰鬥編隊的邊界線、穿越障礙的地點以及下一步的意圖等。
　　
這種情報搜索成果可以用不同格式與地圖為特定的攻擊系統或偵察系統顯示。電子支援措施的計算機能同其他自動數據處理系統結合使用而成為一個完整有力的戰術情報系統。快速的分析過程是電子戰的中心問題，可以使所收集的情報獲得很好的利用。迅速發展中的自動數據處理系統無疑能增強情報分析工作過程。為了獲得成功，所有電子支援措施必須用良好的保密通信系統相連接。但這樣會出現一個問題，即通信系統可能是在一個廣闊的區域內展開的，而且還會受到敵方電子戰行動的攻擊。

電子對抗措施
　　
盡管電子支援措施是一種完全被動的行動，但通信的電子對抗措施是削弱敵人利用電磁頻譜能力而采取的主動性措施。電子對抗措施包括幹擾和欺騙。
　　
干擾的目的
　　
干擾的目的是使敵人的發信傳輸不能取得有效的結果。成功的干擾信號將減弱敵目標接收機的性能。幹擾是一種具有雙重破壞力的武器，如果不加控制地使用，幾乎肯定會影響自己部隊的電子支援措施以及各種通信活動，甚至還會影響某些雷達系統。
　　
為了取得干擾效果，干擾機必須在所幹擾的接收機上取得壓倒的功率優勢。如果在已方地域內距目標接收機相當距離上施放干擾，就需使用大型的大功率發射機，而這種干擾機極易遭受敵電子戰與火力系統的破壞。有助於解決這個問題的常用方法是，使用兩部干擾機以“干擾與關機”方式工作，即把兩部干擾機部署在不同的地點成對地使用，交替地發射干擾信號。頻繁地移動幹擾機的位置，敵方就不易確定干擾機的地理位置。
　　
所需信號與非所需的干擾信號兩者信號強度的對比度就是常稱之為功率戰的基本概念。
　　
干擾距離
　　
如圖5.7所示的一種典型例子強調了距離在功率戰中的重要性。圖中標出了功率和距離。假定沒有地面對電波傳播的影響，就可以使用第二章中所述的自由空間損耗公式。



接收機中所需信號強度為，Pt ／ FSL ＝ Pt ( λ ／ 4πR )^2 ＝ 0.044μW
　　
對於干擾信號來說，干擾功率Pj要取用同樣的數值，0.044μW ＝ Pj ( λ ／ 4πR )^2

因此，Pj ＝ 62.4W．但由於干擾信號的傳播距離要比所需信號的傳播距離遠，所以干擾功率要再稍高一些。另外，由於戰術原因而常常把干擾機的天線靠近地面架設，因而干擾信號的傳播損耗與在自由空間傳播相比會迅速增加。在上述示例中，考慮到地面對電波傳播影響的因素後，信號的衰減將是與距離成四次方的關系而不是距離的平方關系，這樣，干擾功率將增加到390瓦。
　　
這些計算是假定所用干擾機的天線是無方向性的，但實際上干擾機的天線肯定會有至少為4的中等程度的增益，這樣，所需的干擾功率可降低到100瓦左右。
　　
由於戰場上各種條件的限制，將常規大功率干擾機設置在距目標接收機很近的地方通常是難以做到的。然而，放置在目標接收機附近供一次使用的投放式干擾機可以是小功率的干擾機，可以在部隊撤退之前預先把干擾機安放好。利用現代技術可以把這種干擾機做成較復雜的干擾機，例如采用預編程的裝置，可以在敵人發信時觸發開機而在某些預調的頻率上工作。這種有時被稱之為“機靈鬼”的干擾機也可以由已方發射機遙控觸發而工作。一次使用的投放式干擾機可以做得很小而又很牢固，可以經得住火炮或火箭發射的震動與空投著地時同地面碰撞的震動，如圖5.8所示。遙控式干擾機的主要弱點是電池電源很小，使用壽命有限。另一種可以采用的辦法是，把干擾機安放在空中平臺上，這樣干擾機與目標接收機之間就會有良好的傳播途徑，干擾機所需的電源可通過電纜由地面供電。


圖5.8　一次使用的投放式干擾機

干擾的型式
　　
通信干擾的三種最普通的型式是瞄準式(點式)干擾、阻塞式干擾和掃描式干擾。
　　
對某個特定信道或頻率的瞄準式或連續波干擾，是一種最普通的干擾型式，因為這種干擾對已方信號的幹擾最小。另外，這種幹擾可以把干擾功率集中於一個很窄的帶寬內，可以有效地使用干擾功率。
　　
在一個很寬的頻段範圍內施放阻塞式干擾或同時施放干擾，可以干擾許多頻率或信道。在干擾輸出功率一定的條件下，阻塞式干擾要把有效功率散布在較寬的帶寬內，所以其干擾效果不如瞄準式干擾。
　　
在掃描式干擾中，干擾信號是在某段頻譜範圍內快速地往返掃描發射的，在某一瞬間只能干擾一個頻率，但對調諧於被掃描頻段內的各接收機來說，所產生的干擾影響可能是持續的。
　　
如果對干擾不註意控制，施放干擾可能會干擾已方的通信。實際上，在發射大功率的干擾信號時，常常會在目標頻率以外的其他一些頻率上產生雜散輻射，可能會發生較嚴重的電磁兼容性問題。
　　
了解所施放的干擾是否有效是很重要的。為做到這一點，應使干擾機具有跟蹤監視能力，即在施放干擾過程中對被干擾的無線電網進行連續監測。當相應的監測接收機檢測到該干擾頻段時，干擾機便在瞬間停止發射，此時監測接收機便可了解在該干擾頻率上敵方是否仍在通信，或者決定是否需要在新的頻率上施放干擾。然後，干擾發射機再對敵方的通信施放干擾。想用改變頻率的辦法來避開這種類型的干擾是難以見效的。現代的干擾機是具有跟蹤監視能力的自動化多頻率的干擾機。布羅默爾型干擾機是一種現代干擾機的示例，如圖5.9所示。


圖5.9　布羅默爾干擾機
　　
干擾效果
　　
一種干擾信號對不同類型的調制方式，干擾效果也不同，因此所施放的干擾信號的型式要適應於被干擾信號的調制方式。
　　
頻率調制。在調頻中，信息是由中心頻率附近的頻率變化而載送的。如果接收機收到一個高於規定門限電平以上的等幅波干擾信號時，那麽該干擾信號便成為中心頻率並使原來的頻率變化失效，接收機就被干擾機“捕獲”。這時目標接收機的輸出信號非常小，所以稱為“無聲干擾”。為使目標接收機產生輸出，所用的干擾信號也應是調頻的，典型的干擾方法是發送一系列的音頻信號、音樂信號、預先錄制的話音信號或數據信息。
　　
振幅調制。在調幅中，信息是由載波振幅的變化來載送的，所以未調制的等幅波不是一種有效的干擾信號，有效的干擾信號應是與目標信號一樣的調幅信號。調幅優於調頻之處是，在遇到與通信信號同樣類型的干擾信號時，不存在門限捕獲效應。因此，在無線電通信被嚴重的干擾中斷之前，調幅制無線電通信網能經受一定程度的干擾，只是信號質量漸漸減弱而還能維持通信聯絡。
　　
數字調制。如果通信信號是數字化的，那麽所用的帶寬要增大。第二章中的香農公式給出了帶寬與噪聲之間的理論上的折衷關系式，可以把一個簡單的干擾信號按處理噪聲的辦法來處理。因此在通常情況下，由於數字調制技術使用較寬的帶寬，在接收的數據信息流發生顯著的惡化之前，能承受較高的干擾水平。
　　
電子欺騙
　　
欺騙是另一種主動的、破壞性的電子戰措施。干擾的目的是使敵方無線電不能有效地通信，欺騙是將敵人引向歧途並造成混亂。可以用兩種方法做到這一點：混入敵無線電網內工作；在自己的無線電網內傳送假電報信息。
　　
模擬欺騙。敵方可能采用混入我方無線電網內工作並用模擬通信業務進行欺騙。這種模擬欺騙通常在通信規程上會出現一些細微的不正常現象、反復地要求給通信收據或不能正確地給出識別口令等，所以是可以區別出來的。敵人發射預先錄制的通信信息在我方無線電網內進行模擬欺騙時，要檢測區別是很困難的。如果這種方法運用得很巧妙的話，有可能使對方產生混亂。
　　
在通信聯絡困難時混入對方無線電網內進行模擬欺騙易於取得成功，這是因為敵方可以編制一些假電報冒充受干擾影響的一部分電報內容，這樣可以掩蓋敵人缺乏識別口令和無線電呼號內容的短處。另一種可用的戰術是，用無線電呼叫一個部隊，根據回答來定出其位置。前線部隊的無線電員對這種欺騙做法應特別予以註意。
　　
假信息。可以在自己的無線電網內發送偽造的情報或虛假的信息來欺騙敵人。例如，可以使用一虛假的無線電網，采用真實的工作程序並發送逼真的信息，來掩蓋該部隊正在無線電靜默下開始運動這一事實。
　　
戰鬥行動開始以前的無線電通信量常常急劇增加。為防止敵人從通信量和通信方向上獲取情報，可以用發送假信息的辦法來產生一高的無線電通信起始活動量。當真正的通信量增加時，應減少假通信的活動量，以使無線電通信活動量保持在一個穩定的水平上。
　　
欺騙的控制。象干擾一樣，欺騙也是一種具有雙重破壞性的武器。如果對欺騙活動不作嚴密地控制，也能影響已方部隊的通信聯絡。所有無線電欺騙活動都必須符合總的戰術欺騙計劃，為此，各個部隊不經上級批準，不能進行無線電欺騙活動。提醒參謀用戶與無線電員很好地遵守無線電網的工作紀律，可以大大減少敵方無線電欺騙成功的可能性。

電子反對抗措施
　　
電子反對抗措施是一種保護性措施，由通信系統的操作員、計劃人員和設計人員應用這種措施以減小敵方實施電子戰活動的有效性。電子反對抗措施的目標是防止敵方：
(1)截獲我方的發射；
(2)用定向方法來確定我方部隊及司令部的位置；
(3)從截獲的通信內容中搜索情報；
(4)用幹擾的辦法破壞我方通信；
(5)用欺騙的辦法來制造混亂，並使人們對其電子戰的效果得出錯誤的印象。
　　
有效的電子反對抗措施的關鍵是防止敵方截獲我方的信號，因為其他的一切電子戰活動都是根據第一步截獲活動的結果進行的。所以，電子反對抗措施的主要目標是使所有發射的信號都是低截獲率的信號。當然，最有效的方法是全然不發射信號，但除了在短時間內能做到不發射信號外，完全不發信是不實際的，因為在流動變化的戰術環境下必須進行指揮和控制。
　　
解決這個問題有兩種截然不同的途徑。第一種解決途徑是戰術方法，主要靠遵守無線電紀律並盡量減少無線電的使用來取得較好的低截獲率，要靠良好的訓練與熟練的操作來取得。當然，很好地運用使用無線電的戰術並使無線電員懂得敵方電子戰對我方的危險性，是至關重要的。單靠良好的無線電戰術與無線電工作程序，也可獲得的很好的效果。第二種解決途徑是技術方法，主要靠在設計無線電臺和無線系統時采用特殊的技術來獲得低截獲率。
　　
戰術方法
　　
任一個良好的通信計劃的核心是要有完善的發射控制策略。該策略由指揮官根據當前的戰術形勢來制定。該策略控制何時、如何實施無線電靜默以及何時、如何解除無線電靜默，規定最大的功率電平、天線的高度和天線的位置等。無論某個戰鬥編隊的發射控制策略多麽好，所有的無線電發射都可能成為敵方的情報源。良好的實踐措施是，應當想到任何發射都可能被敵方截獲，應盡量使敵方的電子戰活動難以實施。為此應采取下列戰術方法來對付敵方電子支援措施的威脅。
(1)仔細選定發射天線的位置，要避免與敵人的截獲陣地構成視線途徑，並盡可能地利用地形掩蔽。
(2)要節約使用轉播站，特別要註意少用設置在良好的山頂陣地上的轉播站。
(3)只有在絕對必要時才發信，發信時間應盡量短。即使是一個短時間試驗性發信也可能被截獲，使敵人掌握所用的頻率與大致
    的陣地位置。
(4)必須保持嚴格的無線電網紀律，而且只能使用標準的工作程序和通信簡語。不應使用易被敵人識別的特殊工作程序與習慣，
    也不能使用按組織編制邏輯關系制定的電臺呼號。
(5)要以不規則的時間間隔頻繁地改變工作頻率，並可同時更換無線電報務員和電臺呼號。
(6)無線電電臺應盡可能地時常移動，如果現用的設備可以的話，應盡量變換電臺的發射特性。
(7)最大限度地利用諸如有線電、民用電話系統、信使通信員、聯絡軍官、供應補給車輛捎信以及可視信號通信等各種備用的通
    信手段。
　　
隨著聯機的加密設備使用量日漸增多，敵人利用戰鬥編隊內戰術無線電通信獲取通信內容的機會將減小，但仍需實施有效的發射控制，因為敵人仍然能通過通信量的分析而截獲保密無線電網的信息，識別出重要的司令部。
　　
另外還有一些戰術方法可用來減弱敵方電子幹擾和欺騙的有效性，例如：
(1)在通信計劃中規定一些備用的頻率，可迫使敵方在一個較寬的頻帶上分散其幹擾力量；
(2)當遭受到幹擾時繼續工作，能使敵方認為其幹擾沒有發生作用；
(3)改變發信方式或增大功率電平(但需按發射控制策略行動)，可以使幹擾無效。

電子反對抗措施技術
　　
現代技術能使許多電子反對抗措施技術結合運用到通信設備之中，下面主要論述電子反對抗措施技術的有關內容。
　　
加密
　　
如第四章中所述，在數字信息流中添加上由電子方法產生的隨機脈沖序列便可簡便地實現數字信息的加密。使用這種脈沖序列的關鍵是，在各種實用情況條件下無法推導產生同樣的序列，這種序列應易於改變並能防止敵人截獲。這種加密技術限於占用帶寬很寬的數字通信系統中使用，目前僅能在甚高頻頻段及其更高的頻段範圍內使用。
　　
加密技術可使敵人在截獲並監測通信信息時不易獲得情報信息。因為數字脈沖是連續發射的，所以加密還能有效地防止敵人對中繼線路上的信息進行分析，無法判明線路上是否正在發送電報信息。這些是電子反對抗措施獨有的優點，但敵方仍能對發射的信號進行定向，仍能進行幹擾。另外，由於加密的無線電網具有明顯的無線電信號特征，敵方能即刻識別出該無線電網的重要性。
　　
保密
　　
在非保密的無線電電路和電話電路中的信息需要有短期的保密保護。由於營前沿地域內戰術無線電網中傳送信息內容的有效價值性的時限短，用數字加密的辦法對通信內容全部予以保密保護是不必要的。對模擬話音信息在時間上和頻率上進行保密致亂，就能提供必要的低質量的保密通信。在傳送文字電報時可以采用一次使用的簡易密碼本或其他簡單的加密方法。

跳頻
　　
為避免敵方幹擾與截獲而變換頻率，是基本的有效電子反對抗措施。跳頻是技術發展的一個自然趨勢。近年來隨著快速響應頻率合成器的發展，已能在跳頻技術中實現必需的頻率捷變。圖5.10所示為跳頻電臺的工作過程。發射機可以迅速地跳到多個頻率上，並能有效地使用較多的信道工作，使敵方搜索信號的任務更難於完成。如果敵方要對這些跳頻信號施放幹擾，就不得不針對許多通信信道成比例地增大所需的幹擾功率。用這種方法所得到的好處被稱為處理增益。跳頻電臺跳頻的序列對敵方來說必須是隨機的，使得其變化規律不能被預測。



從圖5.10中可以看出，由於改變頻率需要有一段調諧時間，並不是所有的時間都用於有用信號的發射。實際上只有很少一部分時間用於發射信號，這個時間被稱為駐留時間。現用的甚高頻電臺的跳頻率為每秒幾百跳。
　　
跳頻系統的基本方塊圖如圖5.11所示。該系統的工作過程，除了發射機和接收機中的振蕩器或頻率合成器是由序列發生器控制的以外，其他方面與第三章中所述的常規無線電臺相類似。序列發生器以隨機方式改變頻率，而隨機方式是由電子方法產生的偽隨機碼決定的。在接收機中，所接收的信號波形與接收機內部產生的偽隨機碼之間保持同步非常重要，這是由同步檢測電路來實現的。對於無線電網內的電臺來說，這種同步必須快速地自動實現。對於正在網內工作的和新加入(後來加入)網內工作的用戶電臺來說，都應保持同步，就是在所接收的信號很微弱或是在敵幹擾的情況下，也應保持同步。同步數據信息和信息數據要交替穿插發送以保持跳頻電臺工作過程的持續性。

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到目前為止還沒有規定出跳頻率的標準，但通常把低於每秒10次的跳頻率稱為低速跳頻，每秒100次為中速跳頻，高於每秒1000次的稱為快跳頻。因為在高頻頻段內電波傳播的各種可變因素影響較嚴重，所以高頻通信只能使用慢速跳頻。在甚高頻和特高頻頻段內大都可以采用中速跳頻。
　　
在甚高頻頻段內，慢速跳頻系統並不具有明顯的優點，因為敵方仍可能進行跟蹤和干擾。就是瞄準式干擾機也可能有效地干擾慢跳頻式的無線電台，這是因為慢跳頻的速率每跳約為一字節，在受干擾時信息可能會丟失。對於快跳頻電台來說，同步問題很復雜，因為快速跳頻的時間問題顯得太突出而傳輸效能不高。因此，目前的研究工作註重於發展中速的跳頻電台，對這種電台是難於跟蹤和干擾的。
　　
頻譜污染是指無線電頻譜中有大量的非需要信號，這是跳頻無線電臺帶來的一個重要問題。跳頻電臺要直接使用許多個頻率，而急劇頻繁地變換頻率所產生的各種諧波又使頻譜污染問題進一步惡化。在變頻過程中采用平穩地增大或減小功率的辦法，可以減輕這個問題的影響。跳頻無線電網必須能同常規的單頻無線電網兼容工作，禁止使用某些跳頻頻率的辦法就可以實現這一點。
　　
各個使用跳頻電臺的無線電網都可能在整個甚高頻頻段內跳頻工作。如果各無線電網均跳到同一頻率上工作的話，就可能在各網之間產生幹擾。在這樣一個寬頻段內跳頻，可使敵方難於截獲信號，但必須十分細心地進行頻率管理。有兩種制定頻率計劃的方法。第一種方法是把可用頻率分成若幹個只有幾個無線電網使用的僅為幾兆赫寬的頻段。采用這種方法可以減小相互間的幹擾，但是因為每個無線電網只能限於很窄的頻段內工作而顯現出該網的明顯特征。這種方法稱為非正交跳頻法，在所分配的跳頻頻段內，各無線電網之間發生瞬時間的相互幹擾是可能的。在無線電網內指定一個電臺為主臺，規定其他臺為屬臺，采取這種辦法可以實現無線電網的定時控制。第二種方法是正交跳頻法。采用這種方法，可保證某個頻率在某個時間內只有一個無線電網使用，可消除各個跳頻無線電網之間的相互幹擾。采用這種方法，跳頻電臺可以使用整個頻段，可迫使敵幹擾機在所有的頻率上實施幹擾。這種跳頻系統的定時問題顯然是一個關鍵，要采用非常精確的時鐘來實現同步。
　　
跳頻無線電臺的優點是在較大的幹擾環境條件下仍能工作，但也有某些使用上的局限性。由於跳頻電臺與常規的無線電臺相比電磁兼容性差，所以選定電臺位置較困難。在可用的頻譜早已顯得很擁擠的環境條件下，跳頻電臺所引起的擁擠問題會使頻率計劃工作增加困難。由於固有的誤碼率很高而使跳頻系統中不宜傳送數據，除非是采用一些較好的誤差保護技術。作為一般性的規則，戰場上不能使用單獨的一個跳頻無線電網工作，因為這樣會產生一個明顯的特征而成為敵方註意的目標。另一方面，使用多個跳頻無線電網會使戰場上的整個無線電環境變得混淆復雜，可以減少某個無線電網被敵截獲的危險。
　　
直接序列擴頻
　　
普通的電臺與甚高頻跳頻電臺均使用調頻制工作，容易被敵截獲，這是因為其信號高於正常背景噪聲。直接序列擴頻技術是在把信號調制到某一射頻波之前，將信號能量散布於一個很寬的頻段內，典型的例子是將一個3千赫帶寬的話音信號散布在2兆赫帶寬內。其處理增益是這兩個帶寬之比(2×10^6/3×10^3)，幹擾機進行幹擾時必須按此比例倍數值增大功率才能取得成效。當在此頻率範圍內的信號能量密度顯著減小時，從背景噪聲中識別出信號是困難的，因而敵人也難於截獲。
　　
圖5.12所示為直接序列擴頻系統的方塊圖。偽隨機碼把信號相位變換180度(π相位變換)。如果碼的比特率是1兆比特／秒，那麽合成射頻信號要占2兆赫帶寬。如果是偽隨機碼，無線電發射信號看起來象噪聲。在接收機中，由一個相同的同步碼去有效地消除相位倒置，並將信號解擴，結果可獲得原始信號的中頻信號。這種直接序列擴頻技術的主要優點是，射頻帶寬內的其他自然幹擾信號和人為幹擾信號在接收機中受到高速反相處理，因此當所需信號被解擴時，其他的幹擾信號被擴散。


圖5.12　直接序列擴頻系統
　　
在戰鬥無線電網的電臺中采用直接序列擴頻技術可提供較低的被截獲率，並具有抗人為幹擾的能力。存在的一個主要問題是，如果附近的擴頻發射機的功率超過所需信號及其處理增益的話，盡管該發射機使用的是不同的偽隨機碼，接收機仍然會受到幹擾。這種現象被稱為近／遠效應，因而使這種直接序列擴頻調制技術限於在一個無線電路中使用，而不宜於在無線電網中使用。然而直接序列擴頻的一個獨特的優點是，它可以在隱秘戰活動中使用，或在無線電靜默期間使用，因為這種信號看起來像是一種低電平的噪聲。
　　
零控和自適應天線
　　
戰術無線電網內的電臺使用簡單的單根鞭狀天線時存在的問題是，天線輻射圖是全向的，無方向性差別的輻射明顯地增加了被敵截獲的可能性。在收信與發信時使用這種天線，因為天線是無方向性的，易受干擾。



雖然在設計天線時可使其方向圖上具有若干個零點，但敵方的干擾機及其幹擾方式都在不斷地發展變化，要求所設計的天線能自動地改變天線方向圖中的零點。六十年代研制的旁瓣消除器可用來減輕敵方對雷達的幹擾，後來這種技術在通信中得到應用，例如在高增益的衛星地面站中使用。使用一個低增益的輔助天線來接收一個單獨的幹擾信號，然後從主天線的輸出中減去輔助天線輸出的幹擾信號。這種系統的抗幹擾能力取決於輔助天線所接收的信號是最大的信號。
　　
較為復雜而完善的自適應天線通常采用由若幹個相同的振子所組成的天線陣，如圖5.13所示。測量各個振子的輸出後，為把幹擾減至最小程度，要根據各個振子的輸出按照一種算法(計算機程序)去求出如何把各個振子的輸出組合起來的方法。如果使用N個振子，那麽天線陣便能處理N－1個處於某一頻率上的幹擾或少數的幾個寬頻帶幹擾源。這種天線系統的成本是很高的。因為除了測量和控制設備之外，每個振子都需使用能迅速準確地變換信號的振幅和相位的專用電路。
　　
說起天線方向圖中若幹個有用的零點，多振子自適應天線陣的物理尺寸可能成為另一個實際問題，因為每個振子需要間隔大約半個波長的間距。對於甚高頻頻段的戰術通信電臺來說，采用由兩或三個振子組成的小型天線陣將是可用的最大規模的天線了。在這種情況下，如圖5.14所示的心形圖那樣的天線方向圖中，零點可以指向幹擾機方向而對所需信號不會有明顯的衰減。零點控制可以自動進行或由人工進行，用後一種辦法實現零點控制可能費用較便宜，而且也能獲得有效的零點。實用的零控天線系統減小幹擾信號的作用至少可達30分貝。進一步說，把天線方向圖的零點指向敵人所在的基本方向上，就可以減小被敵截獲的可能性。



將零控天線與我方干擾機結合使用，可以成為一種強有力的電子戰技術。圖5.15示為在同一無線電網中的兩個電臺，其天線方向圖的零點與我方干擾機方向一致而不受影響，所以仍能通信。想要截獲此無線電網的通信，必定要受此幹擾機信號的影響，而且此幹擾信號總是最強的信號，因而難以截獲。這種技術常稱為煙幕式幹擾技術。
　　
快速通信
　　
通信設備都具有在某段時間內可加以利用的一段帶寬，必須確定怎樣才能最佳地使用這一段可用的帶寬。通常大家采用的方法是，在一段長時間內使用相當窄的頻段。另一種辦法是，在一個很短時間的猝發脈沖裏使用很寬的頻段。很短的時間會使敵方難以檢測和定向，特別是在頻繁地變換頻率的情況下，敵方更難於檢測和定向。
　　
為了利用短時間的猝發脈沖發射信號，必須將電文匯編成數據信息，這也是取得電子反對抗措施優點的一個措施。數據傳輸與話音傳輸相比，是一種更為緊湊的信息傳輸方法。用戶在匯編數據過程中，不得不把電文搞得很精煉，這樣就很少浪費通信信道的潛在容量。在編制各種表報材料時，如方格坐標、表格與戰鬥報告等，使用數據是非常理想的。雖然話音通信在許多情況下是很重要的，但在適當的條件下利用短時間的猝發脈沖發送數據，有助於克服目前無線電網中通信擁擠的現象。



圖5.16所示為一種電報輸入和讀出設備。電報由鍵盤輸入並存儲在電子存儲器中，可以進行檢查和修改。輸入裝置能自動地將電報匯編成某種格式並添加一些比特，以便在接收機中能進行檢錯。在收信方正確收妥電報以前，可以多次利用短時的猝發脈沖發送電報。數據流能通過常規無線電臺的音頻插座接口傳送，而所發送的和所接收的電報信息都可以在顯示器上讀出。數據都要利用最合適的帶寬來發送。在高頻頻段內發送時，選用較窄的帶寬能利用若幹個不受幹擾的信道通信，但在此頻段內難以找到適於話音帶寬的信道。選取在短時間內利用寬頻帶發信的方法，能使敵方難以截獲。如果所用的短時間的猝發脈沖非常短小，那麽這些短時間的猝發脈沖不會影響使用同一頻段的連續話音通信的質量。


圖5.16　快速通信用的電報輸入和讀出設備
　　
單頻轉播
　　
為擴展甚高頻通信網的通信距離，所采用的常規轉播辦法是要使用兩個不相互幹擾的頻率，這已在第3章中敘述。目前技術設計工作中已有革命性創新，可以使用單一頻率自動地轉播。盡管目前這種技術還限於小功率的調頻轉播，還只限於戰線前沿的戰術無線電網中使用，但在改進電子反對抗措施能力方面具有重要的作用。圖5.17所示為這種單頻轉播臺是怎樣使敵方難以利用定向來測定司令部位置的情況。


使用這種轉播電臺時，不需使用另外的頻率便能擴展戰術無線電網的覆蓋範圍。然而在電子戰方面的一個嚴重缺點是，如果轉播臺的電子特性被敵掌握之後，那麽敵幹擾機也能有效地擴展其幹擾範圍。單頻轉播技術是能改善無線電網內電臺工作性能的若幹種技術中的一種，這種技術及其應用的具體材料將在第六章中敘述。
　　
提要
　　
表5.1以簡要的形式列出了可用以改善電子反抗措施性能的各種技術的優缺點。

表5.1　電子反對抗措施的各種技術

技術	優點	缺點
加密	信息完全保密	增大了帶寬。具有明顯的特征。
保密	可使用小而便宜的設備。帶寬增加不大。	只適用於短時間的保密。具有明顯的特征。話音質量稍差。
跳頻	難於截獲、定向和幹擾。	要使用的帶寬較寬。電磁兼容性問題不易解決，特別是在裝有多部電臺的車輛上困難更大。只有一個跳頻無線電網工作時會有明顯的特征。
直接序列擴頻	將信號隱藏於噪聲中，難以截獲，能抗干擾。	使用的帶寬很寬。近／遠效應限制了使用。
零控天線	可降低進行截獲和幹擾的敏感性。與煙幕式幹擾機結合使用能提供強有力的電子反對抗能力。	多振子天線陣的控制技術復雜而價格昂貴。
單頻轉播	不需額外的頻率便可擴展區域覆蓋。是一種有效的欺騙手段，能對抗敵人的定向。	如果轉播臺的電氣性能被敵掌握，敵方幹擾機的作用範圍也會擴大。只限於小功率轉播。
快速通信	減少了信號在空中出現的時間，敵難以截獲和定向。	不適用於話音通信。

     
討論
　　
從前述內容可以看出，電子戰給戰場上增加了另一條新的戰線，它具有與實際的戰鬥一樣的目標，而且在許多方面受同樣的軍事原則所支配。隨著指揮官對指揮、控制與通信系統的依賴性不斷增長，爭奪電磁頻譜的優勢與爭奪地面的優勢都顯得同樣重要。爭奪電磁頻譜的優勢是指揮官作戰計劃中的重要組成部分。僅憑良好的通信戰術就可以實現許多任務目標。很清楚，為對抗技術上先進的敵人以獲得生存的先決條件是，所有用戶要對潛在的電子戰威脅作出估計。如果所有用戶在按動發射按鈕之前能想到這種電子戰威脅的戰術後果，那麽就會取得很多勝利。
　　
使用新的先進技術可以研制出許多新設備。確實，只要指揮、控制與通信系統繼續是一種潛在的兵力倍增器，那麽我們的通信系統必須利用新的技術設備所能提供的一切優勢。
　　
無論是在無線電工作程序方面或是在采用新技術方面所獲得的優勢，都可能是暫時的，認識到這一點是很重要的。另外，所有技術均有它的優點，也有它的缺點，由任何一種技術占據統治地位是不可能的。
　　
進一步說，在設計新的戰術通信設備系列時應考慮到各種不同的技術。采用模塊結構的形式並最大限度地采用信號處理技術和微計算機技術，用這樣的辦法就能實現制造新型電臺的目標。這樣研制出來的設備系統具有明顯的多方面的適應能力，可選用電子反對抗措施的各種技術手段去適應各種具體的環境條件。這種做法也將迫使敵人去研制相類似的各種各樣的對抗措施。

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第六章　其他通信系統

引言
　　
在前幾章中已討論了無線電網和無線電中繼等主要的戰術通信系統，然而還有一個地區性與全球性戰略通信的軍事需求問題。這一章的目的是敘述軍事通信中可供選用的通信技術，怎樣運用這些技術以全面地滿足指揮和控制的需要。
　　
在本章第一節中既敘述提供各種電路的手段，還敘述改善普通無線電系統性能的方法。所介紹的幾種方法中，有幾種是采用了較新的技術，在今後將成為十分重要的方法。在第二節中敘述戰略通信系統的要求以及目前和不久的將來所要采用的通信方法。另外，還將研究如何利用現代新技術來改善和提高戰術通信系統的問題。

第一節　技術

衛星通信
　　
通信衛星實質上是一個位於空中的微波無線電中繼站，可以用來進行超視距通信。衛星在一個頻段內接收信號，而在另一個頻段內發射信號。典型的軍用衛星通信頻率，上行電路為8.5千兆赫，下行電路為6.5千兆赫。衛星上接收機和發射機的組合裝置通常稱為轉發器。圖6.1所示為天網四號衛星的畫像，該衛星預定在八十年代中期發射。衛星從大型的太陽能電池帆板獲取電源。衛星進入軌道後，折疊式帆板便展開，如圖所示。衛星定位後，衛星上的天線平臺指向地面，各個天線可照射到地球上相應的區域。在這個圖例中可以看到，在天線拋物體反射面的焦點位置上有多個喇叭。這些喇叭的輸出組合起來後可以在地面上取得多種覆蓋圖形或“腳印”，這一點將在後面的空分多址一節中敘述。


圖6.1　天網四號衛星
　　
軌道
　　
大多數通信衛星軌道位於地球上空35860公裏處。因為衛星是以地球自轉的時間繞地球運行，所以稱為同步軌道衛星。如果該軌道位於赤道上空，那麽衛星便似乎靜止地位於地球上某一點的上空。這種同步軌道衛星有下列優點。
　　
(1)地面站不需要進行復雜的跟蹤。
(2)衛星永久地處於視界內。
(3)一個衛星能覆蓋地球表面42％的面積，或者說，三個衛星便能提供全球的覆蓋。
(4)實際上不需要從接收信號中消除多普勒頻移(即由於運動引起的頻率漂移)。
　　
主要的缺點有以下一些。
(1)因為距離很遠，接收的信號很微弱。
(2)從一個地面站到另一個地面站之間的傳輸延遲為270毫秒。
(3)空間適宜於放置同步軌道衛星的位置是有限的，最靠近發達國家地區上空同步軌道上的衛星已很擁擠。
　　
由於太陽、月亮和地球位置的變化所引起的某些微小的擾動，有時需要修正同步衛星的軌道，是用釋放壓縮氫氣的辦法來修正的。
　　
功率預算
　　
任何通信電路都有一個最低限度的信噪比，大於這個信噪比時才可取得滿意的通信。在通信電路中以分貝表示的增益與損耗的總和，稱為功率預算，可以設計各種部件以獲得最合適的系統。
　　
從地面到同步衛星的傳輸路徑為36000公裏，在典型的衛星通信頻率下，自由空間損耗為200分貝。此外，大氣層的吸收作用可增加幾分貝的損耗，此損耗的大小同所用的頻率、大氣沈降物和仰角有關。在低仰角時，穿過大氣層的路徑加長。
　　
如第二章中所述，高增益天線將功率集為一窄波束，因而可以在所需方向上增大有效功率。為了取得高增益，天線的電尺寸應大，這就要求天線的物理尺寸要大，或所用的頻率要高。但是，頻率增高後的傳輸損耗要增大，便抵消了改善天線性能的許多好處。另外，高增益天線的波束很窄，難於指向準確的方向。
　　
在接收機中可以用放大信號的辦法來補償傳輸損耗，但要註意，信噪比是一個十分重要的問題。外部噪聲有銀河噪聲、大氣噪聲和人為噪聲，這些噪聲的電平同噪聲源的溫度有關。例如，當地面站天線由於與衛星的相對位置關系而被迫指向太陽時，衛星電路可能變得不能使用。接收天線和接收機的電子線路盡可能少地引入噪聲也是很重要的。把一臺低噪聲接收機盡可能近地與天線饋電喇叭相連接，可以減少這種噪聲。這種綜合措施的有效性常被稱為增益與溫度之比，或用G／T來表示。一個系統的噪聲也直接與帶寬成正比例。對於低容量，窄帶寬的通信系統來說，易於獲得適當的信噪比。


圖6.2　背負式衛星地面站
　　
由於有了更強有力的運載火箭和航天飛機，衛星技術的發展趨勢是衛星在不斷地增大。太陽能帆板的尺寸也在增大，能從天線上發射更大的功率。天線的物理尺寸也更大了，效率更高，增益更大了。考慮到功率預算的種種折衷方案，得出了兩種改進衛星通信的做法。第一種是使用更大的帶寬以便在先前只能進行電報通信的基礎上，有可能開通話音通信電路。第二種是地面站只需較小的增益以便可以使用更小型的天線，由於其波束寬度更寬了，天線更易於校直對準。圖6.2所示為軍用背負式衛星地面站的樣機。
　　
多路復用與多址
　　
衛星能用來供兩個地面站之間進行點到點通信。如同無線電中繼通信一樣，如果電路具有較寬的帶寬，使用第四章中所述的頻分多路復用技術或時分多路復用技術，就能共享信道。但是衛星的另一個特點是具有寬的地域覆蓋，這樣它便能供地理位置上散布很遠的各個地面站共享。這種共享是按用戶需要采用多址技術動態分配信道的辦法來實現的。
　　
頻分多址。在頻分多址技術中，各個地面站使用不同的載波頻率。只要不發生各地面站的功率過大而出現飽和，若幹個地面站可以共享一個寬頻帶的衛星轉發器。由若幹個地面站發射的多個載波共用衛星的電子線路會增加交互調制而明顯地增大噪聲電平，其原因是當電子線路飽和時，所收到的信號頻率互相調制而在轉發器的帶寬中產生一些虛假的頻率成分。為了盡量減小這種影響，應降低功率電平以防止發生飽和現象。
　　
時分多址。所有地面站使用同一個載波頻率，但要為每個地面站分配單獨使用的時槽。這種技術通常優於頻分多址，因為交調噪聲較低，而且每個用戶可以使用衛星的全部功率和帶寬。但是這種技術需要各用戶精確定時和同步，特別是當有許多移動式用戶地面站使用時，控制更為困難。
　　
空分多址。這種技術需由各衛星天線發射多個點波束，以便使各點波束分別照射各地面站。衛星能發射或關閉這些波束，也能在這些波束之間接轉信道。衛星上需要有大而復雜的天線才能產生這些波束，因而這種技術僅適合於高度分散的地面站使用。
　　
碼分多址。這種技術有時也稱為擴展頻譜多址，需要用一編碼來區別每一個用戶。將信息與一個從該編碼中衍生的偽隨機序列結合起來，就可以使傳輸信號擴展並占據衛星轉發器的整個帶寬。如果收信地面站能夠重復產生該偽隨機序列，那麽當與接收信號同步時，就能收取原信息。所有其他信號都是以不同的偽隨機序列為基礎的，看起來像背景噪聲。這種技術在軍用系統中是有利的，因為它有低截獲率與抗幹擾能力。
　　
為了充分利用衛星的潛力，可以采用不同順序的地面多路復用技術、載波調制技術與多址技術的組合，例如可以使用頻分多路復用／調頻／頻分多址這樣的序列。

有線電通信
　　
至少有一部分電話與電報電路要使用電線或電纜。在許多民用的以及某些固定的軍用通信系統中，電纜通信網延伸到很遠的地方。電纜有兩個重要的電氣特性，一是用分貝／公裏表示的衰減，二是它的帶寬。通常為了要減小損耗或增大帶寬，需使用更大型的重型電纜。
　　
固定式中繼通信系統中使用同軸電纜可以在很遠的距離內開通許多個電話信道群。遠距離通信電路的戰術中繼通信系統通常使用無線電，但在該系統中由司令部至無線電中繼站的接尾部分的電路通常使用電纜。另外，無線電網中工作的電臺與司令部相連接的電路通常也使用電纜。這些有線電線路要在無線電臺與參謀部門轉移至新陣地之前敷設好。在轉移後要撤收有線電線路以便再次使用。因為野戰電纜的使用量很大，轉移和敷設時需占用若幹車輛，所以電纜應盡可能的輕，並要符合可允許的帶寬和損耗標準。
　　
在司令部內部可使用多芯電纜，這是因為司令部各作業車輛需許多短線路來連接。為了簡化布線，將各信道邏輯地分組後與各作業車輛外殼上的多芯接線座相連結，相互間的連接很簡便。
　　
有線電與無線電相比，有一些特定的優點和缺點。雖然有線電線路也輻射能量，但其輻射電平比無線電電路低得多，更難於檢測。但是，有線電線路易受敵方的破壞和秘密截聽，所以從司令部至無線電中繼站之間的尾接電路部分需要有人巡邏和警戒。
　　
如果有價廉的輕型電纜，可以在非主要的與一次性使用的電路上使用。由直升飛機快速敷設這種線路，是對付敵人電子戰時用以替代無線電的一種有效方法。如果能預見到戰鬥將發展轉移時，可以在一些陣地上預先架設有線電線路，盡管這樣做有可能在這些線路被使用之前會遭到敵人的破壞。目前在許多民用中繼通信系統中正在用寬帶寬而輕型的光纖電纜來取代常規的銅線電纜，所以，要更多地使用有線電線路是一個正在研究討論中的問題。
　　
光纖
　　
在光頻譜上傳輸信息在通信中正起著越來越大的作用。光能沿著小直徑的光纖(2～200微米)中傳輸，而且傳輸損耗很低，又能獲得很寬的帶寬。光纖的性能和成本正在迅速地得到改善，其性能價格比很好而得以在民用大容量中繼電話電路中使用。
　　
光纖通信系統如圖6.3所示。用同於其他通信系統中的方法來產生一個比特流，再去調制一個半導體光源，便可產生一個能進入光纖的光脈沖流。由於光纖的特性，此光脈沖流會有衰減和畸變。在接收機中，由光電二極管將該光脈沖轉變成電信號，經放大和再生之後重新形成原先的比特流。光纖系統的關鍵部件是光纜以及連接器、光纜接頭、光源和光電二極管檢測器。



與先前的傳送通信信息的各種方法相比，光纖電纜的重量非常輕而容量大。在軍事通信中光纖還有傳輸保密的優點，因為光纖不輻射，還能抗射頻噪聲。當前的發展是繼續改善光纖的性能和降低成本，而目前普通銅線電纜的成本都在不斷增漲，所以將來光纖的應用將有廣闊前途。
　　
光纖的種類
　　
光纖可用玻璃或塑料來制造。雖然塑料光纖非常結實，但由於衰減很大而只能在幾十米的距離內使用。適合於遠距通信用的光纖是由非常純的玻璃制成的。這種光纖在制造過程中控制其摻雜程度可以決定光纖的衰減特性。光在玻璃區的邊界面上以不同的折射率全部反射。有三種類型的光纖：多模光纖、單模光纖和漸變折射率光纖。
　　
多模階躍折射率光纖(圖6.4)。這種光纖的芯線直徑較大，光能以不同的角度或多模形式在光纖內傳播，因而在該光纖長度的距離內有不同的傳播時間。這個不需要的效應被稱為色散。如果傳輸一個脈沖，由於脈沖在幾個路徑上傳播而會散寬。



光纖的技術規範中通常給出了以兆赫公裏為單位的帶寬。例如在脈沖彼此完全混雜前，一根200兆赫公裏的光纖能在200兆赫條件下傳輸距離達1公里，或者在100兆赫條件下傳輸距離達2公里而光脈沖仍不會散寬而相互影響。
　　
單模階躍折射率光纖(圖6.5)。這種光纖的芯線直徑非常小，光纖內光的多路徑傳輸幾乎不可能。但這種光纖與多模光纖相比，光纖與光源的耦合以及光連接器間的容差比較困難。



多模漸變折射率光纖(圖6.6)。這種光纖的折射率是徑向變化的，而沒有明顯不同的折射率差別。光以不同角度進入光纖時，能以更高的速度離開光纜的中心部位在光纜中傳輸，在各通道內可獲得相同的傳輸時間。光的傳輸損耗可以小於1.5分貝／公里。



功率預算
　　
所用的光源可以是發光二極管，也可以是能提供較大功率的激光器。在光源與光纖匹配得當的條件下，射入光纖的功率可達幾個毫瓦。將光轉換為電信號的光電二極管既可以是正－本－負光電二極管，也可以是能放大信號的雪崩二極管。這些元件都標明了在光纖中以及光纖連接器中的允許損耗值。如果損耗超過容差值，就必須在光纖電路中使用光中繼器。因為光纖可傳遞的功率非常小，為這些光中繼器提供電功率是較困難的。
　　
軍事因素
　　
多數的民用研究計劃正在致力於生產低損耗、低色散的光纜，這樣可以極大地提高光纖的容量並增大光中繼器間的間距，這兩個性能正是電話中繼電路的兩個重要的特點。大多數永久性的軍用點到點通信電路可以使用標準的系統設計。典型的140兆比特／秒的光纖通信系統使用的是多模漸變折射率光纖，光中繼器之間的間距為10～15公裏，超過30公裏時則使用單模光纖。
　　
在大多數的軍事應用中，光纖的通信容量並不是限制性因素，而作戰使用方面的限制性條件會產生一些不同的需求。雖然單模光纖是最小最輕的光纖，而且衰減最小，帶寬最寬，但是，較粗的光纖可能更為適用。所以能用較粗的光纖來改善通信的主要考慮是發射效率、連接能力、光纖在很寬溫度範圍的性能、小角度彎曲對光學和機械特性的影響、由輻射而引起電磁脈沖衰減所造成的性能惡化，以及由於頻繁的強力操作和再次連接所產生的影響等。

話音壓縮
　　
在軍用通信系統中，數字化話音的主要優點之一是加密簡便而又特別保密。兩種最普通的數字化技術，即脈碼調制技術和增量調制技術，已在第四章中敘述。用這兩種技術來發送合成後的脈沖流需要很寬的帶寬，比發送原始模擬話音所需的帶寬要大得多。所以，這些技術只能在具有合適帶寬的甚高頻以及更高的頻段範圍內使用。例如英國克蘭斯曼系列中甚高頻無線電網內的電臺采用保密的增量調制而不采用非保密的模擬話音，結果使這種電臺所需的信道間隔加倍。這樣就使可用的頻率數減小一半，使在本來已很擁擠的頻譜中分配頻率的工作更加困難。在高頻頻段中，普通的保密話音方法是完全不適用的，需要有一種采用2.4千比特／秒數據流的能提供滿意話音質量的數字化方法，而不是采用增量調制用的16千比特／秒數據流的方法。
　　
已經知道，在話音信號中含有許多冗余信息。發音器官產生信息的速率與傳送一份電報所需的最小信息率之間是有顯著差別的。如果去掉某些冗余信息，就能減少帶寬或信道容量。為在一個3千赫信道上實現保密的高頻通信，必須從話音中除去冗余信息以降低其帶寬。然後再用普通數字化方法，例如脈碼調制方法，就不會使所需的帶寬增大到3千赫以上。
　　
圖6.7所示為一個講活者講一個典型的句子所產生的頻率。把快速的起伏變化忽略不計，可以看出在這個小的頻段內功率變化是比較緩慢的，這個特性可以在聲碼器中得到應用。最有希望的型式是信道化聲碼器。與線性預測編碼器，這兩種設備均可將比特率降至2.4千比特／秒，這是高頻信道中適用的速率。   



信道化聲碼器
　　
在這種裝置中，話音輸入被一組帶通濾波器分為若幹個頻段，比如說12個頻段。測量每一頻段內的功率並用以產生一組低頻信號。把這些信號以及包含有話音聲調和聲音類型信息的激勵信號一起發送出去，在接收機中重新組合後可使話音再現。
　　
線性預測編碼器
　　
在這種裝置中，采用聲道模型取代了濾波器組。這些聲道模型在物理上可以被認作為一系列不同直徑的管子，而這實際上是由一組濾波器組成的電氣模型。對一個話音段進行分析後可獲得一組用以改變濾波器的參數，並采用信道化聲碼器估價信號的方法對初始激勵信號進行估價。
　　
另外幾種可供選用的話音壓縮技術
　　
許多種可以選用的聲碼器已被研究過。從圖6.7中可以看出，話音頻譜是由三個共振峰或共振頻率組成的，它們的變化都是緩慢的。共振峰聲碼器傳送這些共振峰以及激勵方式。由話音激勵的聲碼器使用話音中的低頻成分作為改進了的激勵信號，這樣就改善了重新組成的話音的自然度，但並不能節省較大的帶寬。
　　
時間編碼話音是一種使用時間波形而不是使用頻譜的可用方法。該時間波形被簡化為一組數字，由這組數字描述各個參考零電平交叉點之間波形的長度或時間，以及此長度內的最小值或波紋的個數。在接收機中可以重現非常近似於原始波形的波形。這種方法十分簡單，實現起來所需費用不大，但不能象聲碼器那樣壓縮很大的容量。
　　
話音壓縮設備能提供所需低比特率的數字化話音，但其實際應用的進程卻十分緩慢。軍用通信系統中實際設備的例子有西德的ELCROVOX型設備，可在非保密的中繼通信系統中用作保密電話設備；還有BURGANET設備，可以在英國天網衛星的2.4千比特／秒的電路上傳送保密話音信息。廣泛地推廣使用聲碼器需要對一個可接受的標準作出主觀判斷。對各種不同的聲碼器進行比較之後，通常可以發現某些定性的差別而難以抉擇。現代的電話線路是這種抉擇判斷的標準，它能提供較好的話音識別和話音的個性。這就是常說的通信系統的話音質量必須足以使聽話者能判斷出陌生人的個性和朋友的語氣。軍方的一般觀點是，對話音通信來說，重要的是要使指揮官能通過其話音個性來加強其命令的分量，並能從報告者的話音和言詞中去判斷形勢。評價聲碼器的另一個問題是在有噪聲情況下話音質量變壞的方式。通常的情況是，脈沖幹擾在模擬系統中聽起來像尖叫聲，而在聲碼器系統中會引起言詞模糊不清。對軍用通信來說，為更好地利用頻譜與取得通信保密，降低話音質量是可以接受的。

自適應抵消
　　
自適應抵消方法的目的是為了自動地消除不需要信號的影響。一些幹擾信號可能是位於同一地點的諸如轉播臺等設備由於電磁兼容性有問題而產生的無意幹擾，也可能是位於遠方的敵電子對抗發射機有意的幹擾。
　　
在轉播無線電網中，位於同一地點的發射機與接收機使用不同的頻率，並分別使用各自的天線。在電氣性能上與物理位置上必須有相當大的隔離度，使接收機的濾波作用能濾除從發射機處接收到的任何信號。使用自適應抵消技術可改善隔離度。把接收機的輸出接人發射機的輸人端，再將對發射機輸出的取樣信號反饋到接收機中。調節取樣信號的振幅和相位以準確地消除由於發射機的輻射而接收到的任何信號。盡管這種方法在設計上還有許多技術上的困難，然而可以取得幹擾衰減達幾十分貝的好處。可以用來對付幹擾的另一種相類似的技術是，使用一個附加接收天線對幹擾信號取樣，然後從混合信號中減去幹擾信號。這個技術與第五章電子反對抗措施一節中所述的零控天線旁瓣消隱技術相類似。
　　
現在可以使用自適應抵消技術使接收機去抑制位於同一地點的發射機所發信號的幹擾，就有可能進行單頻轉播。這種系統可以有效地組成一個窄頻帶或陷波濾波器，用以跟蹤並消除非需要的再輻射調頻信號的瞬時頻率。由於在發射天線與接收天線之間的傳播路徑上，以及在電子線路中存在著延遲時間，在任一瞬間所接收到的所需信號與非所需信號都處於略為不同的頻率上。陷波濾波器只是瞬時地影響所需要的信號。現在的設備已經證明，可以使用相同的載波頻率滿意地進行轉播，發射信號與接收信號之間的功率比可達130分貝。

信號處理
　　
當接收一個無線電信號時，經處理後可以提取它的信息內容。例如，如果信號是未受噪聲影響的調頻信號，那麽信號處理電路就可以是簡單的調頻解調器。較為復雜的信號處理裝置，可以從噪聲中或從其他幹擾信號中有效地提取信號。大多數的信號處理過程是由接收機中頻的模擬電路來執行的，但現已經在使用一些其他的技術來改善性能。
　　
聲表面波器件
　　
聲表面波器件是利用波在固體表面傳播特性的元件。圖6.8所示為聲表面波的電氣耦合情況。換能器由蝕刻在壓電石英基片表面上噴塗金屬薄膜上的交錯排列的電極構成。當加上一個射頻源時便產生了一個波。該裝置的一個關鍵特點是，波在聲表面波器件長度的任一點上都能被檢測到。



聲表面波傳播的速度是3000米／秒，而電磁波在自由空間的傳播速度是3×10^8米／秒。這導致了10^5倍的空間壓縮，即一個5微秒的信號在自由空間占據1千米，而在聲表面波器件的表面上被壓縮為1厘米。迄今為止制造的大多數聲表面波器件用於30～1000兆赫之間的頻率，可使通信信號處理直接在射頻上實現。
　　
因為信號在聲表面波器件表面的任何一點上都能被取出，所以可利用聲表面波進行取樣、修改與再組合的辦法來設計各種信號處理裝置。例如可以很方便地制出固定延遲線或可變延遲線、固定頻率振蕩器或掃頻頻率振蕩器以及各種帶通濾波器等。更為復雜的聲表面波器件能對信號進行復雜的算術運算。
　　
聲表面波器件的一個重要應用是用於電子支援措施中的頻譜分析。掃頻接收機使用窄帶濾波器對有關的頻段緩慢地掃描。這種方法具有高分辨率和動態範圍，但在某個特定時間內僅能檢測頻譜中的一小段。在信道化接收機的設計工作中，可以采用能覆蓋有關頻率範圍的一組窄帶通濾波器，是一種簡便易行的方法。聲表面波技術使這種方法獲得了新生，這是因為聲表面波濾波器體積小，易於設計，復制性好。
　　
另一種測量頻率成分的方法是，可以用另一種聲表面波器件在幾個微秒時間內完成。一個單個的聲表面波器件產生所接收信號的付裏葉變換，這是一種直接產生頻譜的數字運算。這種技術盡管很快速，但在分辨率(20千赫)與動態範圍(50分貝)方面均受到限制。
　　
數字信號處理
　　
數字信號處理機的組成如圖6.9所示。接口電路是模數轉換器和數模轉換器。模數轉換器產生的比特流的速率取決於每秒的取樣數與每次取樣的分辨率(比特／每次取樣)，這些分別決定了系統的帶寬和動態範圍。處理計算機至少要按產生比特流的速度同樣快地對這些比特流進行操作運算。因為標準的微處理機速度太慢，所以設計了通信信號處理用的特種處理機。現在已能處理幾十千赫的輸入信號。數字信號處理機首要的優點是可編程性，可以使用軟件使同一設備完成不同的任務，例如可以把一個中頻濾波器變換為單邊帶的上邊帶、單邊帶的下邊帶、雙邊帶或等幅接收。其次的優點是處理具有良好的穩定性和可靠性，容差、老化和部件的偏值等問題大都可以得到消除。



第二節　系統

戰略系統
　　
對於在戰區作戰地帶以外的通信活動，需要有多種通信系統來全面地滿足各種軍事通信的需要。遠距離通信系統可以保證全球性的作戰任務以及孤立地區的遠距離戰鬥任務。本地的通信系統由軍隊專用通信網把各固定的司令部與其他軍事陣地相連通，並為戰術系統提供通信電路。
　　
全球通信
　　
以前的一段時期裏，陸軍、海軍和空軍分別保持著很大程度上是彼此獨立而平行的通信系統。今天的遠程通信系統已是三軍聯合通用的系統，也是支援三軍聯合作戰的系統。全球性的無線電通信可以采用由電離層反射的高頻天波通信，也可以利用衛星通信來實現。高頻通信的帶寬較窄，電路質量多變不定，由於電離層的變化而不能24小時地通信，需要頻繁地變換工作頻率。但是，許多年以來已能用小型電臺與簡單的天線進行全球通信。
　　
衛星通信系統正在不斷地得到改善。如果衛星放置在合適的位置上，可以進行24小時的高質量衛星通信。只要地面站處於衛星照射的地表範圍之內，地面站之間的距離並不是重要的問題。利用衛星可以進行保密話音通信和電報通信，具有較好的抗敵方截獲和定向的能力。衛星位於很高的高空軌道上，難以摧毀，但建立空間部分所需的初始費用很大，而且還要經歷多次不成功的發射。衛星的另一個缺點是，衛星上電子設備的故障以及衛星位置控制方面的毛病幾乎是無法彌補的。
　　
超視距通信
　　
超視距通信是可用以取代高頻通信電路的另一個技術領域。衛星通信電路顯然仍是一種可用的辦法，而對流層散射通信系統是另一種用以建立幾百公裏電路的系統。兩種固定式對流層散射通信系統的例子見第二章中的表2.1。
　　
超視距通信可提供若幹個保密而高質量的可靠信道，由於使用了定向天線，敵方的電子對抗措施也難於見效。還可以使用移動式對流層散射通信電路，但需要大功率的電源與大型的天線，因而沒有普遍使用。在無障礙的陣地上的天線，必須精確地校直對準，所以天線難於隱蔽，而且還有輻射危害。
　　
固定式的戰略通信電路也可使用無線電中繼通信。固定式戰略通信與機動式戰術通信不同的是，考慮到為利用更多的帶寬而寧願采用微波頻率，而在移動式戰術通信電路中寧願采用較低的頻率，因為使用較低增益的天線更易於校直對準。

本地通信網
　　
盡管大多數發達國家已擁有一個綜合型的幹線中繼通信系統，但軍事上常常由於各種原因而要為軍方建設一個專用的延伸通信網。民用通信電路易受工業活動的影響，易受損害破壞，而且這些電路大多匯集於人口稠密的中心地區，在常規戰爭中通信也易受破壞。另外，防禦陣地與軍事要求的特點使租用民用電路的辦法費用太大。民用通信電路相對固定，其靈活適應能力不強，現今大量的投資是用在模擬制設備方面，目前的電路質量不很高。
　　
概括地說，取代民用通信網的軍用通信系統所具有的一些性能特點應能克服上述缺點。即使這些軍用通信設施不是由軍事人員管理的，也必須有警衛守護，而且應設置在離開人口稠密中心地點的軍事防區內。有相當大一部分的軍事通信業務是在和平時期內進行的，與租賃民用通信電路的費用相比較，還是值得的。這些系統充分地采用數字技術和其他技術，使高質量的通信電路具有靈活適應各種設備的能力，也可以適應某些機動式設備使用。本地通信網的可靠性、器材設備的儲備問題、抗電磁脈沖幹擾的性能、測試與修理的標準等方面都要符合軍用標準，而且還應使本地通信網能很方便地同其他戰略通信系統和戰術通信系統相互連通。
　　
互通性
　　
為了滿足各種需求而下決心建造通信系統是比較容易的，但是這樣會產生過量獨立的通信系統，而且這些通信系統可能無法互相連通。這種發展途徑的代價是昂貴的，而且還難以適應變化發展的情況。關於互通性的某些觀點能解決這方面的一些問題。互通性並不是一種有或沒有的狀態，而是有各種不同等級的互通能力；這些不同等級的互通能力取決於技術接口設備的可能性，以及對有關各系統實施管理和控制的觀點和方法。技術接口設備互通的可能性可以從不能互通到使用通用的設備，如表6.1所示。在互通能力的中間幾級內，規定了網間接口設備或其他相應的接口設備等幾個等級。如果各個通信系統彼此不很相同，那麽網間接口設備必須能執行多種功能任務，這樣接口設備的價格就很昂貴而很少使用。但隨著系統的標準化程度提高，成本將下降，網間接口設備的數量可以增加而提供多個入口點，取得更大的互通能力並增強生存能力。在表6.1中還列出了影響互通能力等級的管理控制方面的一些觀點方法。如果相互連接的系統具有不同的保密等級，如果一個系統的數據庫不能全部地供其他系統的用戶共享的活，那麽必須十分謹慎。

表6.1　互通能力等級  

技術接口	管理狀態	互通能力等級
各系統不能接口互通	完全獨立。	分離的系統。
各系統不能接口互通	有共享資源的諒解備忘錄，即兩個系統可互相訪問。	共享資源。
可以研制接口盒以便互連	各用戶可以互相通信而對各系統的設計工作尢影響。	網間接口設備。
可以研制接口盒以便互連	允許各用戶在各系統之間能機動靈活地互相通信(在考慮系統的生存能力和發生過載情況的條件下)，但各系統仍保持各自的特權。	多個入口點的網間接口設備。
重新設計一個或兩個系統以便不采用接口盒而能實現系統之間互通	允許各用戶在各系統之間能機動靈活地互相通信(在考慮系統的生存能力和發生過載情況的條件下)，但各系統仍保持各自的特權。	可兼容的各個系統。
重新設計一個或兩個系統以便不采用接口盒而能實現系統之間互通	同意承受用戶與外部系統所采取的管理措施對系統產生較大的影響。	能全面地互通。
兩個系統采用通用的設備，不存在技術接口問題	各個獨立的系統均置於外部系統的共同管理控制之下。	同一個系統。

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J-20

存在著許多需要互通和不能互通的因素，在與不同國家的軍隊之間通信時，這些因素尤其突出。政治聯盟的關系與新技術的影響是兩個重要的考慮因素。
　　
防務聯盟通常是各同盟國家之間發生的，例如北約國家之間與華約國家之間的聯盟。在這樣的組織中，通信系統的互通性大大地有助於超越軍事的甚至是國家界線的各種活動的聯絡與控制。
　　
當出現了一種新的技術時，就可能引起互通性問題。使用新的能力更強的設備可以改善通信，但由於需要與現有的系統保持互通性，常使新技術的應用受到限制，其結果是所獲得的軍用通信設備很少是完全利用了最新技術優點的設備。

戰術系統
　　
主要的戰術通信系統是無線電網內工作的電臺與無線電中繼通信系統。關於無線電網內工作的電臺，已在第四章中敘述。這種電臺能捉供各種具有“全面通知能力”的無線電網，以及包括後方地帶軍司令部在內的各種戰鬥編隊指揮網的移動通信。中繼無線電通信已在第五章中敘述。這種系統能把司令部的各個單位相互連通起來進行通信，還能供戰鬥編隊司令部一級的機構使用，並可向後方地域延伸電路。另一種有用的通信方式是可進行選擇呼叫的通話，這種通信方式不僅固定用戶可用，移動式用戶也可使用。在一些現代中繼通信系統中已具有這種能力。
　　
移動式用戶的接口連通
　　
移動式用戶或孤立的用戶可以像中繼通信系統內的固定用戶那樣獲得同樣的通信服務，在英國的松雞通信系統中是通過單信道無線電接口分系統來實現的。單信道無線電接口分系統中具有與旅行車內用戶使用的民用無線電話相似的設備。使用單信道無線電接口設備，配有移動終端的指揮官可以同中繼通信系統內的其他移動式用戶或固定用戶，以及同他自己的司令部通話。
　　
單信道無線電接口分系統的各個無線電中心持續發信，便可全面地覆蓋一個區域，通過這些無線電中心可以實現運動中的通信。當用戶在移動過程中，用戶設備自動地依次與有關的無線電中心接通，如圖6.10所示。移動式用戶的汽車設備接收到無線電中心的信號後，設備上的信號燈閃亮表示已同無線電中心接通。當無線電中心呼叫某個移動式用戶時，無線電中心在其發出的聯播信號中加發移動式用戶的號碼與所用的信道號。單信道無線電接口分系統的車載終端自動地識別其號碼，當拿起手機時便能在正確的信道上與無線電中心通話。另一自動化的特點是，移動式用戶發射機的功率能自動地調整到適當的程度，不會大於無線電路徑上傳輸所需的功率，這樣就可減輕對甚高頻頻段內其他用戶的幹擾。移動式用戶並不一定需要具有這些無線電設備的各種特性的知識，能像固定用戶的工作方式使用他的電話。   



圖6.11所示為裝在一輛英國吉普車後部的車載用戶終端。從上部的控制指示器部件盒上可看到按鈕撥號盤和狀態指示燈。機架的右下部是單信道無線電接口分系統的無線電臺。如圖所示的下部中間位置上是戰鬥無線電網接口設備，能使位於圖中左側的戰鬥無線電網電臺(英國克蘭斯曼系列中的VRC－353型電臺)同中繼通信系統相接口。使用這種設備以及無線電網電臺的工作程序，無線電網內的任一用戶都能同松雞通信系統中的任一用戶通話。對於保密的與非保密的無線電網用戶來說，都可以使用這種設備，盡管當保密的中繼通信網與非保密的無線電網進行通話時必須註意保密。無線電網內各用戶也可利用這種設備進行電話會議通信與廣播通信。


圖6.11　單信道無線電接口分系統的移動式終端
　　
單信道無線電接口分系統要依靠中繼通信系統的節點站進行接轉交換，但如果把路由控制程序移放至無線電中心的話，單信道無線電接口分系統就只是一個獨立的分系統。這樣的一個系統可作為一個小型中繼通信網使用，或相當於一個選擇呼叫通信網。
　　
戰術通信的發展
　　
當今指揮和控制用的戰術通信系統不斷發展，以及指揮控制對戰術通信的依賴性，產生了兩方面的主要問題：可利用的頻譜日益擁擠；敵方電子戰獲得成功而引起的可能的破壞性日漸增大。現代的許多研究發展工作都是強調解決這兩個問題的，盡管在某些情況下，改善其中的一個問題是要在另一個問題上付出代價的。
　　
全面展開的現代中繼通信網在各個方向的特高頻無線電路徑上具有若幹冗余的保密通信電路，這些電路具有較好的抗敵電子戰的能力。使用低功率發信與利用地形隱蔽措施可獲得低截獲率，還可以在中繼通信網的覆蓋區域內重復使用許多頻率。現正在使用頻率更高的特高頻頻段，因而通常會有足夠的頻率可以使用。進一步的改進措施將是使用衛星來代替一些路徑內的無線電中繼電路，這樣使敵人更難以截獲，而且在制定特高頻頻率分配計劃時可取得更大的靈活性。司令部與無線電中繼站之間的連接電路，由於架設時間長而仍然有一些問題，但更多地使用光纖電路和較短的超高頻無線電電路可以改善這種狀況。
　　
單信道無線電接口分系統類型的設備能為機動式用戶與其他用戶之間提供選擇呼叫通信服務。對某些用戶來說，選擇呼叫與連續監聽一個“全面通知”的無線電網相比，可能是一種更合適的方法。這種觀點可能是確切的，因為對那些與戰鬥行政保障有關的用戶來說，他們只需在直接同他們有關時才作出反應。為此，使用單信道無線電接口分系統可以相應地減少無線電網的數量。從頻率分配的角度考慮，這種做法肯定會受到歡迎，因為單信道無線電接口分系統和大多數無線電網使用的是一些很擁擠的相同的甚高頻頻段。雖說單信道無線電接口分系統現仍處於初始階段，對許多用戶來說，不把“全面通知”式的無線電網作為他們的主要通信手段，將是一個有深遠意義的變革。
　　
在無線電網內工作的電臺中，在獲得一個理想的低比特率的窄帶數字化話音標準之前，保密無線電通信網將僅限於甚高頻頻段內工作。即便是在此頻段內，頻譜擁擠可能是很嚴重的，使用低比特率將是有利的。在甚高頻頻段中通常都采用調頻制，但目前大家對利用更窄頻段的各種可行的方法給予了充分的重視，實際上在松雞中繼通信系統中的單信道無線電接口分系統早已采用了這種方法。一般來說，采用更窄頻段的方法需要本地振蕩器的頻率合成器具有更高的穩定性，還要有更好的線性放大器。這兩個因素將使設備更加笨重，消耗功率增大。但在不遠的將來，甚高頻頻段內較普遍地使用單邊帶技術將是十分可能的。減輕頻譜擁擠問題的另一種方法是使用單頻轉播，這種技術在自適應抵消一節中已敘述。另一方面，跳頻電臺已進入商業性生產，廣泛使用之後將使頻率分配計劃工作更加復雜。無論是在成組成段地分配頻率方面，或是在各跳頻無線電網為同步而使用若幹個相同頻率方面，目前仍然是不明了的，該有多少個交叠或重復的跳頻無線電網在彼此相關情況下能工作方面也沒有什麽經驗。用一些跳頻電臺去更替少數幾個獨立的常規無線電網的方法，將會鼓勵敵人專門去攻擊這些跳頻電臺。
　　
已設計出來的許多傳統的通信系統可為用戶之間提供一定數量的話音信道，而分布式自動數據處理設備也越來越多地用於保障指揮和控制參謀部門的工作。由於在各用戶之間可以保密而可靠地傳送數據，還能傳送很普通的話音信息。所以，通信系統的主要作用正向與自動數據處理設備協調一致的方向發展。增加數據輸入設備和快速通信設備的使用，以及在中繼幹線通信網中提供可變容量的信道，是發展中的邏輯步驟。未來必將會看到，在提高信息傳輸效率與速度方面會有進一步的變化，在指揮和控制所用的設備方面還會有進一步的改進。

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