地下通信的技术问题及对策

由于地下通信有着非常强的抗击破坏能力。因此，本文着重阐述了地下通信的传播方式，技术存在的问题以及对应的解决策略。最后，介绍了其在外军中的应用。

【关键词】地下通信 技术问题 解决途径

伴随着现代化武器的进步，国防通信的抗击破坏问题引起了外军的关注，要想提通信系统的抗击破坏能力，常用的方法有多手段和多路由，除此之外，还可以通过建立抗击破坏能力强的通信线路来应对紧急情况，提高国防通信系统的能力。本文中讲述的军事地下通信系统的抗击破坏能力非常强，因为其收发信号的设备及天线都设置在地下坑道中，通过无线电波穿过地层进行信息传送，即时坑道的密闭门呈现关闭状态，也不会阻碍通信，所以，该通信系统有着与众不同的生存能力。

1 电波传输的模式

1.1 “透过岩层”模式

“透过岩层”模式是借助电波穿过覆盖层下面的低导电率岩层进行信息传送，使用该模式必须先打若干几百米以上的竖井，把发送和接收信息的天线插入低导电率岩层中。要想阻止电波衰减，可以采用低频率，一般使用长波。该模式的通信距离比较短，使用百瓦以上发信功率时，通信距离仅几公里。

1.2 “地下波导”模式

如果采用兆瓦级别的功率和低频率，低导电率岩层的电率很小时，电波可以实现在覆盖层下面和热电离层上面两个位置之间反射进行传递，该模式就是所谓的“地下波导”模式，通信距离有l到2千公里，但是该模式还处在探索时期。

上述两种传播模式的优点是：

（1）通信一般不受天电及电台的影响；

（2）传播条件不容易发生变化，信号比较稳定；

（3）通信保密性高。

缺点是：

（1）电波容易出现衰减现象；

（2）通信传播速率较低。

1.3 “上一越一下”模式

使用模式时，天线以水平形式设在坑道中，电波从天线中反射出来后，先穿过地层，再折射到地面继续传递，传递到接收地后再发生折射进入地层，最后到达接收天线，“上一越一下”模式的信号比较稳定、隐蔽，虽然与“透过岩层”模式和“地下波导”模式相比有点差，但是，它采用小功率就能够实现较远的通信距离，而且，天线设在坑道内，使用非常便捷。

2 地下通信的技术问题及其解决策略

2.1 地下通信的技术问题

开展地下通信较难，原因是：

2.1.1 天线效率较低

天线折射电波的能力比较小，而且天线设在地层下面，地面试半导电介质，吸收电波的能力很强，所以，天线效率较低。

2.1.2 接受地信号较弱

电波在传输过程中会受到“传播衰减”，但是在地下通信中，电波不但会受到“传播衰减’，而且不止一次，包括两次“穿透衰减”和“折射衰减”，另外，天线效率较低，所以，接受地信号较弱。

2.1.3 天电影响较大

天电对中长波的影响较大，在华南地区的夏季，噪声电平可达到90到120dB，遇到雷电天气，天电影响会显示为一串强烈的脉冲，通信会变得困难。

2.2 技术难点的主要解决途径

2.2.1 准确安设天线

在坑道较好的情况下，天线尽量架设的长一些，这样可以提升天线的辐射力。为了消除地面对其造成的损耗，天线应与坑道保持一定距离，方法是把天线架设在与坑道顶端相差5～10cm处，要想增加天线的有效长度，缩小天线输入端口的容抗，这样有助于配合电台，应该让天线输出端口接地。

2.2.2 选择合适的工作频率

在地下通信中，选择合适的工作频率很重要，若选择的工作效率较好，就能够借助最小发信功率来实现通信目标，或者在发信功率固定时，可以在接受地得到较高的信噪比。与此相反，如果工作频率选择不正确，即使采用了较大发信功率，也无法实现通信联络目标。

2.2.3 采用弱信号接收技术

上述两种途径，都可以提高接受地的信噪比。但是使用了以上途径，接受地的信噪依然较低，这时，采用弱信号接收技术，才能够实现完成通信联络任务。

2.2.4 使用脉冲噪声处理技术

比如采用“宽一限一窄”电路来减少脉冲带来的干扰，最便捷的办法是使用时间分集技术，就是把一个码元分为几个段，相隔一段时间进行传输，接收的时候，如果能保证任意一段不受干扰，就能够接收到信息，这样可以有效降低误码率。

3 地下通信的研究及应用概况

因为地下通信有着抗击破坏能力强、信号隐蔽的优点，美国、苏联等国对这方面都加大了研究力度。从50年代开始，就涌现出了一大批有关地下通信的论文以及研究报告纷纷在期刊上发表。从70年代到今天，地下通信方面的论文依然在发表，60年代初期，美国为了防御苏联的核攻击，在“大力神’导弹基地甚至“民兵”导弹基地建立了以“上一越一下”模式为基础的地下通信系统，作为地下控制系统和发射井两者联系的线路。

关于美国M一x导弹的C3系统，是通过两个地面控制中心借助设在地下的光纤网来进行指挥和控制工作。如果地面控制中心无法正常工作，该系统会改变为通过中频无线电控制中心来进行指挥和控制工作，如果遇到敌人袭击，地面混合空中的控制中心都瘫痪，这时保存着的导弹，可以通过安设在防御工程内部的中频天线，接收和实施由美国指挥所采用VLF、LF和HF发来的命令来反击核袭击。据美国有关杂志的报道，前不久，苏联进行了借助低频低信息率通信的地下传递试验。

从以上这些消息我们可以知道：外军关于地下通信的实际应用，一般是把它安设在核导弹基地以及指挥机关甚至是通信枢纽，它被作为一种应对紧急情况的通信手段来使用，而且它抗毁能力也比较强，由于重要的军事设施是敌人摧毁的主要目标，所以，怎样保证其在受到敌人突然袭击后，依然可以完成最低要求的通信、指挥和控制工作这一点是十分重要的。

参考文献

[1]张涛.漏泄电缆无线通信系统在地下矿山的应用与研究[D].中南大学，2006.

[2]司徒梦天.地下通信的原理及其在外军通信中的应用[J].计算机与网络，1991，Z1：87-94.

[3]宋晓鸥.基于软件无线电的地下通信接收机设计与实现[J].电子器件，2014（04）：669-673.

[4]王美玲.基于电流场理论的地下数字通信系统设计与实现[D].哈尔滨工程大学，2013.

[5]李晓宇.井下无线通信研究与设计[D].武汉理工大学，2013.

[6]谢璐，杨玉华，单彦虎，武慧军.应用于地下无线传感器网络的磁通信电路分析[J].仪表技术与传感器，2016（08）：123-126.

[7]王智懿，赵江平，张浩，王海芹.地下矿山人员紧急通信研究与运用[J].煤矿安全，2009（04）：50-53.

作者单位

信息工程大学指挥基础教育学院 河南省郑州市 450000