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      頻譜的不同頻段服務于不同的軍事目的

      時間:2022-09-26 來源:中國集群通信網 作者:網絡 點擊:

      頻譜相關的系統在所有軍事領域都有應用:空中、陸地、海洋、太空和網絡空間,甚至是國防部的概念如網絡中心戰和多域戰。這些應用強化了軍方對頻譜的依賴。

      電磁頻譜

      電磁頻譜是一系列頻率,范圍涵蓋從無線電波到微波、可見光、x射線和伽馬射線。當電磁輻射的波長變短時,電磁波的頻率就會變高,從而產生更多的能量。

      圖1 電磁頻譜

      頻譜的不同頻段服務于不同的軍事目的。

      無線電的數據傳輸速率相對較低,特別是在非常低的頻率范圍內,不過,它們可以遠程傳輸,并能夠穿透建筑物和樹木等固體物質,經常用于通信設備。

      微波與無線電相比,具有更高的數據吞吐量——數據上傳和下載速率,因此能夠傳輸更多的數據,但傳輸距離有限,且易受到固體物質阻擋,因此,微波經常用于雷達和衛星通信。

      紅外波,能夠發射能量,由于其與熱源具有緊密關系,可以用于情報和目標數據。X射線通常用于飛機維修,以識別機身上的裂紋。

      最后,伽馬射線是高能輻射,有助于識別潛在的核事件。下面,集中討論國防部在無線電波、微波和紅外光譜等方面的使用情況。

      頻譜的應用

      軍方使用整個頻譜來支持情報和軍事行動。這些應用涵蓋范圍較廣,從使用極低頻無線電波用于水下潛艇通信,到使用微波作為飛機之間的連續數據鏈,再到使用頻譜末端的紅外和紫外激光用來致盲衛星傳感器和摧毀無人機。

      大多數軍事通信使用無線電波、微波和紅外頻率。幾乎每一個現代武器系統——飛機、衛星、坦克、艦船和無線電——都依賴于頻譜來發揮作用。這些應用功能可以融合起來,提供全面的軍事能力,例如指揮控制或電子戰。下面討論一些頻譜應用的示例。

      通信

      軍事指揮官已經習慣于與他們的部隊進行近實時的聯絡。通信包括一系列選項,從低帶寬(如傳輸文本字符串)到數據密集型應用(如全動態視頻和視頻電話會議)。

      這些系統可以部署在陸上(在地面部隊或船上)、空中或太空(即在衛星上)。一般來說,通信系統使用無線電和微波頻率; 然而,新興的通信技術在天線之間使用激光傳輸光來代替無線電波。

      無線電使用的不同頻率,取決于其需要傳輸數據的距離和數據量。地基無線電由于受視線的限制,通常用于短距離數據傳輸,范圍較小,不超過50英里。一般情況下,軍隊使用衛星進行遠距離通信。

      態勢感知

      頻譜的另一個應用是利用無線電或微波頻率,通過提供友軍和敵軍的位置,來繪制戰場圖像。最常見的應用是雷達,但最近也使用了光探測和測距(激光雷達)系統。兩種技術都是發射信號,然后反射回傳感器,從而確定距離、速度以及物體的高度。雷達根據不同的用途使用不同的無線電和微波頻率。

      雖然由于雜波或雷達回波弱,低頻段的系統不能提供高質量的目標圖像,但它卻可提供一個更大的戰場態勢。高頻段頻率可提供高質量的目標圖像,但有效探測距離短。雷達和激光雷達系統通常與防空、軍事航空、火炮和空間系統息息相關。

      信號情報(SIGINT)系統主要收集頻譜輻射。這些是被動系統——換言之,它們不發射自己的信號——但可以接收無線電和雷達頻率,還可以探測人員、導彈、飛機、大炮和車輛的熱輻射信號。

      軍方利用頻譜來鎖定目標,并可能攻擊對手。一般來說,導彈特別是防空導彈,使用紅外或雷達進行末制導攻擊目標。

      電子干擾器被用來阻止對手掌控頻譜,這些干擾器主要用于干擾無線電波和微波頻率,從而影響通信(陸基和天基)以及雷達探測范圍。

      軍方也開始使用激光來致盲情報搜集傳感器,對小型無人機系統(又稱“無人機”)提供潛在的動能殺傷,還可與衛星進行通信。

      頻譜作戰方式

      許多軍事行動使用頻譜。一種類型是指揮與控制。主要通過使用所有這些應用來繪制一個通用的作戰圖像,并傳達指揮官的命令。指揮與控制是根據部隊規模和任務重點提供資源的,從用于排級和連級行動的幾臺無線電和計算機到用于聯合行動(如核指揮和控制)的專用衛星和飛機。

      指揮與控制飛機,如E-8C聯合星,使用通信系統和合成孔徑雷達,繪制戰場的完整圖像,并引導地面部隊到最有效的位置來迎擊敵軍。

      電子戰使用頻譜來獲得并保持對頻譜的軍事應用。信號情報功能確保軍隊能夠了解掌握敵方部隊的位置,以及他們進行通信和雷達探測使用的頻率。這種情報被軍方稱為電子支援,隨后這些情報被用來制定無線電頻率干擾行動計劃。通過在自己的部隊中使用信號情報功能,軍隊也可以開發保護自己免受攻擊的技術。

      低可探測武器系統利用頻譜來減弱電磁信號(比如雷達回波、無線電傳播,甚至是熱量),從而減少雷達特征,用窄波束來降低被探測或攔截的概率。這些設計方法可用于艦船(如朱姆沃爾特級驅逐艦)、飛機(如B-2“幽靈”和F-35“閃電”)和雷達系統(如AN/APG-81有源電子掃描陣列雷達)。



      (中國集群通信網 | 責任編輯:李俊勇)

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