浅谈超长波通讯技术

摘要：我们可以非常真切的了解到通信技术所要发生的翻天覆地的变化，以及这些变化对于现实社会以及社会当中我们每个人的影响，所以，我们一定要充分的认识到各种通讯技术的应用，而无线电波通信技术是比较常见的，但一般的无线电波，在空中可以行走千米，到了水下却寸步难行，所以这就要用到超长波通讯技术，本文就将对超长波通信技术予以简单的阐述。

关键词：超长波；通讯技术

中图分类号：TJ768.4；文献标识码：A；文章编号：2095-2104（2013）

试验证明，无线电波在海水中的衰减是很大的，而且频率越高衰减就越大，由此可见，海底通信用的无线电波频率越低越好，也就是说波长越长越好，超长波，也称超低频，频率范围在30～300赫，它是无线电波中波长很长的一种电磁波，特别适用于水下通信。活动于海面下的潜水艇，选用的通信频率就为55赫左右，但超长波的长波的发射天线极其复杂庞大，而且由于频率太低，超长波的容量极其有限，核爆炸时会发生超长波，所以用超长波大体能够测出在何处进行了核爆炸试验。

一、超长波通信概述

超长波是地球大气中时间和空间尺度最大的一类波动，它通常沿纬圈绕地球一周的波数为1～3个，其特征波长和地球半径同量级（104公里），在200百帕以上的等压面图上，可清楚看出超长波的活动（见平流层和中层大气环流）；而在对流层中，例如500百帕等压面图上，由于各种不同波长的大气波动相互叠加，只有通过波谱分析，才能确定其存在，按照超长波的时空尺度，其罗斯比数Ro≈10-2，这种波动更接近准地转平衡条件，在超长波的动力学模式中，涡度方程（见大气动力方程）可简化为fD+βv=0 其中f为科里奥利参数，D 为散度，β为罗斯比参数，v为大气水平运动速度，该式表示：对于超长波尺度的运动，散度作用和β项是准平衡的，从而具有准定常的性质，而在实际大气中，超长波受到大地形、海陆冷热源以及长波能量反馈的控制，它在一定的地理区域内呈准定常状态，这同移动性的大气长波形成鲜明的对照，超长波可作为半球范围内环流形势的重要背景之一，中期和长期天气演变过程与超长波有着密切的联系，超长波是波长为1-10兆米（频率为30-300赫兹）的无线电波，超长波传播损耗小，绕射能力强、通信距离远；并能通过电离层绕过空间星体；对海水一般具有穿透100米深度的能力；在地下传播时吸收损耗也较小且不受核爆炸、太阳活动等外界的影响，适合于对水下潜艇、远航舰艇和地下通讯等，但超长波通讯装置一般都很庞大、复杂且造价昂贵，运行费用也很高、只适用于岸台对潜艇的单向通信，由于超长波信道很窄，所以通信速率很低，发送一组3个字母的信号约需15分钟，美国于1986年最早建成了超长波通信系统，用于从本土与游弋在世界各大洋的战略核潜艇的通讯联络，超长波通信是现代通讯方法的一种，指利用波长在一万～十万米之间的无线电电波来进行通信联络，超长波通信的优点是它的地波传播距离远，传播稳定可靠，特别是在磁暴、太阳黑子爆发、核爆炸等极端恶劣的情况下，仍然能使用，此外超长波还有很强的穿透海水和土壤的能力，一般能穿透海水15～30米，适合于潜水艇水下通信，超长波通信的缺点是需要庞大的发射天线，成本高昂，频带窄、容量小。

二、超长波通信技术的应用

因为潜艇在深水中潜航时是不能用短波通信的，因为短波在水中衰减得太快，为了解决此问题，可以采用浮标天线或浮力天线，即把天线通过一根长长的绳索施放到水面，这样潜艇在水下也可发射信号，但实际上，这样仍然存在一个潜艇自我暴露的问题，因为潜艇在远距离用短波通信，其信号本身就不保密，可能被敌方截获破译，并测出潜艇的位置，而且露出水面的浮标天线也有被敌方雷达探测到的可能，所以目前潜艇在水下如不施放通讯浮标，是无法主动与岸上联络的，而潜艇要遂行军事任务必须要与外界有安全可靠的通信方式，核潜艇只能被动地单方面接收岸上的无线电超长波信号或极长波信号，这是岸上向潜艇通信的主要方式，所以必须使用甚长波或超长波通信，物理学告诉我们，电磁波在水中有着不同于空气中的传播特性，海水对电磁波能量的吸收作用很强，但对于不同波长的电磁波又有所不同，波长越短、频率越高，在海水中的衰减就越厉害，因此短波在水中的衰减是很快的，几乎无法穿过海水传播，而波长更长的长波、甚长波、超长波在海水中的衰减程度就要小得多，能够进入几十米至几百米的水中。

甚长波通信是波长10万～1万米（频率为3～30千赫）的无线电通信，又称甚低频通信，甚长波在海水中的传输衰减较小，入水深度可达20米，主要用于对潜艇单向发信，在第二次世界大战后，随着潜艇作用的不断增强，甚长波通信在海军中得到了很大发展，世界上有许多国家建有甚长波电台，甚长波电台由发射机、天线系统、供电设备等组成，其主要用于对潜艇和远洋水面舰艇发信，是指挥潜艇最重要的通信设备，甚长波电台的规模都较庞大，其发射机输出功率小者十几千瓦，大者数兆瓦，天线高度多在200米以上，天线场地占地面积一般为数平方公里，其天线系统抗毁能力较差，在战时是敌方打击的重要目标，为此有的国家建造了车载或机载通信用甚长波电台，其天线分别用气球升举或飞机拖拽，以取得较好的通信效果，而且甚长波通信传输衰减小，稳定可靠，但是通信的频带较窄，只能传输低速电报，不能通话，此外，发信机及天线庞大，效率低，要实现全球通信，需建兆瓦级的大功率发信机和巨大的天线，投资大，运行费用高，但由于甚长波的入海深度不能满足潜艇作战行动的要求，人们又积极开发波长更长的超长波通信，超长波通信是波长为100万～10万米（频率为30～300赫）的无线电通信，又称超低频通信。

超长波在海水中的传输衰减很小，入水深度超过100米，超长波发信台可用于对深潜潜艇发信，极长波的波长大于10万米，几乎可以在全球范围内实现对潜通信，穿透水层的深度达200米以上，即使在最大距离上也可达到水下80米左右，但由于超长波和极长波发射设施非常庞大，占地达数平方千米，在潜艇上不可能安装，所以只能建在陆地，对潜艇来说，超长波通信和极长波通信只是单向广播式的通信，如果潜艇要接收岸上指挥机构的指令，必须按规定的时间和频率接收，潜艇在水下接收这种长波信号的深度是依据岸上长波发射台的发射功率大小决定的，由于极长波在单位时间内传送的信息量少，所以通讯速度很慢，1958年，美国为解决“北极星”弹道导弹核潜艇的大深度通信问题，首先提出用超长波进行通信的设想，并进行了长期的研究试验，美国的超长波电台于1986年建成并投入使用，该电台由两部分组成，一部分位于威斯康星州，另一部分位于密执安州，两地相距258公里，两部分可以联合工作亦可以分别单独工作，其天线总长135公里，其发信机共8部，一半工作，一半备用，总功率5. 28兆瓦；通信速率极低，一般只能用预先约定意义的几个字母的组合进行信号通信，发3个字组组合的信号约需15分钟；在7000～8000公里范围内能保证对水下1 00余米的潜艇进行通信。

虽然超长波通信的速率较低，但科学技术正不断推进着通信技术的变革，目前，科学家们又在研究既有较大入水深度，又有极高通信速度的蓝绿激光对潜通信系统，相信在不远的将来，人们在和潜艇通话时一定可以像陆地通信一样灵便畅通。

结语

综上所述，超长波通讯技术的应用还是比较广泛的，本文只是简单的对超长波通讯技术予以了简单的阐述，还需要我们在今后的工作中多多学习，以更好的掌握这一技术。

参考文献：

[1]杨小牛.从软件无线电到认知无线电，走向终极无线电无线通信发展展望[J].中国电子科学研究院学报，2008（1）：125-126.

[2]毛京丽. 现代通信新技术.2008