地下通信的技術問題及對策

周良佳

由于地下通信有著非常強的抗擊破壞能力。因此，本文著重闡述了地下通信的傳播方式，技術存在的問題以及對應的解決策略。最后，介紹了其在外軍中的應用。

【關鍵詞】地下通信 技術問題 解決途徑

伴隨著現代化武器的進步，國防通信的抗擊破壞問題引起了外軍的關注，要想提通信系統的抗擊破壞能力，常用的方法有多手段和多路由，除此之外，還可以通過建立抗擊破壞能力強的通信線路來應對緊急情況，提高國防通信系統的能力。本文中講述的軍事地下通信系統的抗擊破壞能力非常強，因為其收發信號的設備及天線都設置在地下坑道中，通過無線電波穿過地層進行信息傳送，即時坑道的密閉門呈現關閉狀態，也不會阻礙通信，所以，該通信系統有著與眾不同的生存能力。

1 電波傳輸的模式

1.1 “透過巖層”模式

“透過巖層”模式是借助電波穿過覆蓋層下面的低導電率巖層進行信息傳送，使用該模式必須先打若干幾百米以上的豎井，把發送和接收信息的天線插入低導電率巖層中。要想阻止電波衰減，可以采用低頻率，一般使用長波。該模式的通信距離比較短，使用百瓦以上發信功率時，通信距離僅幾公里。

1.2 “地下波導”模式

如果采用兆瓦級別的功率和低頻率，低導電率巖層的電率很小時，電波可以實現在覆蓋層下面和熱電離層上面兩個位置之間反射進行傳遞，該模式就是所謂的“地下波導”模式，通信距離有l到2千公里，但是該模式還處在探索時期。

上述兩種傳播模式的優點是：

（1）通信一般不受天電及電臺的影響；

（2）傳播條件不容易發生變化，信號比較穩定；

（3）通信保密性高。

缺點是：

（1）電波容易出現衰減現象；

（2）通信傳播速率較低。

1.3 “上一越一下”模式

使用該模式時，天線以水平形式設在坑道中，電波從天線中反射出來后，先穿過地層，再折射到地面繼續傳遞，傳遞到接收地后再發生折射進入地層，最后到達接收天線，“上一越一下”模式的信號比較穩定、隱蔽，雖然與“透過巖層”模式和“地下波導”模式相比有點差，但是，它采用小功率就能夠實現較遠的通信距離，而且，天線設在坑道內，使用非常便捷。

2 地下通信的技術問題及其解決策略

2.1 地下通信的技術問題

開展地下通信較難，原因是：

2.1.1 天線效率較低

天線折射電波的能力比較小，而且天線設在地層下面，地面試半導電介質，吸收電波的能力很強，所以，天線效率較低。

2.1.2 接受地信號較弱

電波在傳輸過程中會受到“傳播衰減”，但是在地下通信中，電波不但會受到“傳播衰減，而且不止一次，包括兩次“穿透衰減”和“折射衰減”，另外，天線效率較低，所以，接受地信號較弱。

2.1.3 天電影響較大

天電對中長波的影響較大，在華南地區的夏季，噪聲電平可達到90到120dB，遇到雷電天氣，天電影響會顯示為一串強烈的脈沖，通信會變得困難。

2.2 技術難點的主要解決途徑

2.2.1 準確安設天線

在坑道較好的情況下，天線盡量架設的長一些，這樣可以提升天線的輻射力。為了消除地面對其造成的損耗，天線應與坑道保持一定距離，方法是把天線架設在與坑道頂端相差5～10cm處，要想增加天線的有效長度，縮小天線輸入端口的容抗，這樣有助于配合電臺，應該讓天線輸出端口接地。

2.2.2 選擇合適的工作頻率

在地下通信中，選擇合適的工作頻率很重要，若選擇的工作效率較好，就能夠借助最小發信功率來實現通信目標，或者在發信功率固定時，可以在接受地得到較高的信噪比。與此相反，如果工作頻率選擇不正確，即使采用了較大發信功率，也無法實現通信聯絡目標。

2.2.3 采用弱信號接收技術

上述兩種途徑，都可以提高接受地的信噪比。但是使用了以上途徑，接受地的信噪依然較低，這時，采用弱信號接收技術，才能夠實現完成通信聯絡任務。

2.2.4 使用脈沖噪聲處理技術

比如采用“寬一限一窄”電路來減少脈沖帶來的干擾，最便捷的辦法是使用時間分集技術，就是把一個碼元分為幾個段，相隔一段時間進行傳輸，接收的時候，如果能保證任意一段不受干擾，就能夠接收到信息，這樣可以有效降低誤碼率。

3 地下通信的研究及應用概況

因為地下通信有著抗擊破壞能力強、信號隱蔽的優點，美國、蘇聯等國對這方面都加大了研究力度。從50年代開始，就涌現出了一大批有關地下通信的論文以及研究報告紛紛在期刊上發表。從70年代到今天，地下通信方面的論文依然在發表，60年代初期，美國為了防御蘇聯的核攻擊，在“大力神導彈基地甚至“民兵”導彈基地建立了以“上一越一下”模式為基礎的地下通信系統，作為地下控制系統和發射井兩者聯系的線路。

關于美國M一x導彈的C3系統，是通過兩個地面控制中心借助設在地下的光纖網來進行指揮和控制工作。如果地面控制中心無法正常工作，該系統會改變為通過中頻無線電控制中心來進行指揮和控制工作，如果遇到敵人襲擊，地面混合空中的控制中心都癱瘓，這時保存著的導彈，可以通過安設在防御工程內部的中頻天線，接收和實施由美國指揮所采用VLF、LF和HF發來的命令來反擊核襲擊。據美國有關雜志的報道，前不久，蘇聯進行了借助低頻低信息率通信的地下傳遞試驗。

從以上這些消息我們可以知道：外軍關于地下通信的實際應用，一般是把它安設在核導彈基地以及指揮機關甚至是通信樞紐，它被作為一種應對緊急情況的通信手段來使用，而且它抗毀能力也比較強，由于重要的軍事設施是敵人摧毀的主要目標，所以，怎樣保證其在受到敵人突然襲擊后，依然可以完成最低要求的通信、指揮和控制工作這一點是十分重要的。

參考文獻

[1]張濤.漏泄電纜無線通信系統在地下礦山的應用與研究[D].中南大學，2006.

[2]司徒夢天.地下通信的原理及其在外軍通信中的應用[J].計算機與網絡，1991，Z1：87-94.

[3]宋曉鷗.基于軟件無線電的地下通信接收機設計與實現[J].電子器件，2014（04）：669-673.

[4]王美玲.基于電流場理論的地下數字通信系統設計與實現[D].哈爾濱工程大學，2013.

[5]李曉宇.井下無線通信研究與設計[D].武漢理工大學，2013.

[6]謝璐，楊玉華，單彥虎，武慧軍.應用于地下無線傳感器網絡的磁通信電路分析[J].儀表技術與傳感器，2016（08）：123-126.

[7]王智懿，趙江平，張浩，王海芹.地下礦山人員緊急通信研究與運用[J].煤礦安全，2009（04）：50-53.

作者單位

解放軍信息工程大學指揮基礎教育學院 河南省鄭州市 450000