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[導(dǎo)讀]頻譜相關(guān)的系統(tǒng)在所有軍事領(lǐng)域都有應(yīng)用:空中、陸地、海洋、太空和網(wǎng)絡(luò)空間,甚至是國防部的概念如網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)和多域戰(zhàn)。這些應(yīng)用強(qiáng)化了軍方對頻譜的依賴。

頻譜相關(guān)的系統(tǒng)在所有軍事領(lǐng)域都有應(yīng)用:空中、陸地、海洋、太空和網(wǎng)絡(luò)空間,甚至是國防部的概念如網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)和多域戰(zhàn)。這些應(yīng)用強(qiáng)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(dāng)電磁輻射的波長變短時(shí),電磁波的頻率就會(huì)變高,從而產(chǎn)生更多的能量。

電磁頻譜在軍事的這些用途,你都知道嗎?
圖1 電磁頻譜

頻譜的不同頻段服務(wù)于不同的軍事目的。

無線電的數(shù)據(jù)傳輸速率相對較低,特別是在非常低的頻率范圍內(nèi),不過,它們可以遠(yuǎn)程傳輸,并能夠穿透建筑物和樹木等固體物質(zhì),經(jīng)常用于通信設(shè)備。

微波與無線電相比,具有更高的數(shù)據(jù)吞吐量——數(shù)據(jù)上傳和下載速率,因此能夠傳輸更多的數(shù)據(jù),但傳輸距離有限,且易受到固體物質(zhì)阻擋,因此,微波經(jīng)常用于雷達(dá)和衛(wèi)星通信。

紅外波,能夠發(fā)射能量,由于其與熱源具有緊密關(guān)系,可以用于情報(bào)和目標(biāo)數(shù)據(jù)。X射線通常用于飛機(jī)維修,以識別機(jī)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。

電磁頻譜在軍事的這些用途,你都知道嗎?

頻譜的應(yīng)用



軍方使用整個(gè)頻譜來支持情報(bào)和軍事行動(dòng)。這些應(yīng)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(jī)之間的連續(xù)數(shù)據(jù)鏈,再到使用頻譜末端的紅外和紫外激光用來致盲衛(wèi)星傳感器和摧毀無人機(jī)。

大多數(shù)軍事通信使用無線電波、微波和紅外頻率。幾乎每一個(gè)現(xiàn)代武器系統(tǒng)——飛機(jī)、衛(wèi)星、坦克、艦船和無線電——都依賴于頻譜來發(fā)揮作用。這些應(yīng)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(zhàn)。下面討論一些頻譜應(yīng)用的示例。

通信

軍事指揮官已經(jīng)習(xí)慣于與他們的部隊(duì)進(jìn)行近實(shí)時(shí)的聯(lián)絡(luò)。通信包括一系列選項(xiàng),從低帶寬(如傳輸文本字符串)到數(shù)據(jù)密集型應(yīng)用(如全動(dòng)態(tài)視頻和視頻電話會(huì)議)。

這些系統(tǒng)可以部署在陸上(在地面部隊(duì)或船上)、空中或太空(即在衛(wèi)星上)。一般來說,通信系統(tǒng)使用無線電和微波頻率; 然而,新興的通信技術(shù)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(shù)據(jù)的距離和數(shù)據(jù)量。地基無線電由于受視線的限制,通常用于短距離數(shù)據(jù)傳輸,范圍較小,不超過50英里。一般情況下,軍隊(duì)使用衛(wèi)星進(jìn)行遠(yuǎn)距離通信。

電磁頻譜在軍事的這些用途,你都知道嗎?

態(tài)勢感知



頻譜的另一個(gè)應(yīng)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(zhàn)場圖像。最常見的應(yīng)用是雷達(dá),但最近也使用了光探測和測距(激光雷達(dá))系統(tǒng)。兩種技術(shù)都是發(fā)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(dá)根據(jù)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(dá)回波弱,低頻段的系統(tǒng)不能提供高質(zhì)量的目標(biāo)圖像,但它卻可提供一個(gè)更大的戰(zhàn)場態(tài)勢。高頻段頻率可提供高質(zhì)量的目標(biāo)圖像,但有效探測距離短。雷達(dá)和激光雷達(dá)系統(tǒng)通常與防空、軍事航空、火炮和空間系統(tǒng)息息相關(guān)。

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

電磁頻譜在軍事的這些用途,你都知道嗎?

軍方利用頻譜來鎖定目標(biāo),并可能攻擊對手。一般來說,導(dǎo)彈特別是防空導(dǎo)彈,使用紅外或雷達(dá)進(jìn)行末制導(dǎo)攻擊目標(biāo)。

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(dá)探測范圍。

軍方也開始使用激光來致盲情報(bào)搜集傳感器,對小型無人機(jī)系統(tǒng)(又稱“無人機(jī)”)提供潛在的動(dòng)能殺傷,還可與衛(wèi)星進(jìn)行通信。

電磁頻譜在軍事的這些用途,你都知道嗎?

頻譜作戰(zhàn)方式



許多軍事行動(dòng)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(yīng)用來繪制一個(gè)通用的作戰(zhàn)圖像,并傳達(dá)指揮官的命令。指揮與控制是根據(jù)部隊(duì)規(guī)模和任務(wù)重點(diǎn)提供資源的,從用于排級和連級行動(dòng)的幾臺無線電和計(jì)算機(jī)到用于聯(lián)合行動(dòng)(如核指揮和控制)的專用衛(wèi)星和飛機(jī)。

指揮與控制飛機(jī),如E-8C聯(lián)合星,使用通信系統(tǒng)和合成孔徑雷達(dá),繪制戰(zhàn)場的完整圖像,并引導(dǎo)地面部隊(duì)到最有效的位置來迎擊敵軍。

電磁頻譜在軍事的這些用途,你都知道嗎?
電子戰(zhàn)使用頻譜來獲得并保持對頻譜的軍事應(yīng)用。信號情報(bào)功能確保軍隊(duì)能夠了解掌握敵方部隊(duì)的位置,以及他們進(jìn)行通信和雷達(dá)探測使用的頻率。這種情報(bào)被軍方稱為電子支援,隨后這些情報(bào)被用來制定無線電頻率干擾行動(dòng)計(jì)劃。通過在自己的部隊(duì)中使用信號情報(bào)功能,軍隊(duì)也可以開發(fā)保護(hù)自己免受攻擊的技術(shù)。

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


來源:雷達(dá)通信電子戰(zhàn)

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