目前,军队通常使用高频无线电信号作为主要的通信方式,高频信号具有超视距通信的优势,可以实现远距离通信。然而,高频信号也受到地形、气候等因素的限制,并容易受到其他国家的限制和干扰,存在很大的不确定性。
高频无线电缺点:
受传播限制:高频无线电信号的传播受地形、气候和障碍物的影响较大。在有障碍物的城市环境中,信号可能被衰减、反射或多径传播,导致信号质量下降。天线制造工厂
需要更多天线:高频无线电波长较短,天线的尺寸受限,因此在一些应用场景中可能需要更多的天线来保持稳定的通信。
安全性较低:由于高频无线电信号容易传播,信号可能被窃听、拦截或干扰,因此需要采取额外的安全措施来保护通信的机密性。
能耗较大:由于高频无线电设备需要较高的发射功率,因此相比低频设备,高频无线电通信的能耗较大,可能会缩短电池续航时间。
总体来说,高频无线电在远距离、大带宽和高数据传输速率等方面表现优异,但在信号传播和安全性方面存在一些限制。
超低频(ULF)和甚低频(VLF)
相比之下,超低频和甚低频频段具有穿透能力强的优势,可以在水下、矿井、洞穴、深层掩体等特殊环境下实现无碍交流和通信。超低频(ULF)和甚低频(VLF)是电磁频谱中频率最低的无线电频段。它们具有独特的优势,尤其在特定应用场景下表现出色:
超低频(ULF)和甚低频(VLF)优势:
强大的穿透能力:ULF和VLF信号的波长非常长,可以轻松穿透固体物体,如岩石、土壤、金属、水等,以及深层掩体。这使得ULF和VLF信号在地下、水下、洞穴、矿井等环境中都能实现有效通信。
超远距离传输:由于波长较长,ULF和VLF信号在适当条件下可以实现非常远距离的传输。这对于需要覆盖广大地区、远距离通信和在恶劣环境下保持通信联系的场景非常有用。
低信号干扰:ULF和VLF信号在传播过程中较少受到干扰,因为它们的低频率意味着它们与其他高频信号不太可能发生干扰。这使得ULF和VLF通信在电磁干扰严重的环境中表现出色。
全球范围覆盖:由于波长较长,ULF和VLF信号在适当条件下可以穿透地球的大气层并沿地球表面传播,因此可以实现全球范围的通信覆盖。
低功耗:由于波长较长,ULF和VLF信号发射所需的功率较低,这意味着通信设备的能耗相对较低,有利于延长电池寿命和节省能源。
在军事方面,ULF和VLF通信被广泛用于水下潜艇通信、深海勘探和情报收集。这些频段可以在水下和地下等复杂环境中实现可靠的通信和定位。
关于“机械式天线”(AMEBA)
鉴于高频无线电信号的缺点,美国军方正准备开展一个项目,来弥补现有军事通信的缺陷,为战场通信带来新革命。这个项目计划名为“机械式天线”(AMEBA),其核心是利用超低频(ULF)和甚低频(VLF)频段能够穿透岩石、土壤、金属、水分、建筑材料和远距离通信的优点,来改变现有军事通信的桎梏。相比于高频无线电信号,超低频和甚低频具有很大的优势和潜力,可以实现水下、矿井、洞穴、深层掩体等各个地方的无碍交流和通信,无论是在军事方面,如水下潜艇、潜水员、无人潜航器的信息传输和交流,还是在民用领域,如深层资源的勘探开发、地震搜救工作等,都将具有重大意义。
超低频和甚低频优势和潜力巨大,但其缺点也很明显。频率和波长成反比,因为超低频和甚低频频率很低,所以波长很长,即意味着要接发这种信号,需要尺寸很大的天线,占地极大,这对于战斗机、潜艇、舰船等是不切实际的。而且其发射信号所需的功率也在兆瓦级,而标准的“哈里斯”背负式军用卫星通信电台消耗的功率不到60瓦。
为解决天线尺寸过大和功率过高的问题,美国研究人员正在开发一种新技术,希望将长波信号发射机缩小,实现手持或背负等随身携带的目的。这种新技术不依赖传统的电子电路和功率放大器来产生无线电信号,而是通过以机械方式移动具有强电场或磁场的材料来产生信号。这一技术有望解决天线尺寸和功率的难题,为军队通信带来新的突破。
在军事方面,ULF和VLF通信被广泛用于水下潜艇通信、深海勘探和情报收集。这些频段可以在水下和地下等复杂环境中实现可靠的通信和定位。