不同於民用領域，在軍事領域，通信技術會面對干擾更多、更復雜的環境。於是，為滿足作戰需要，對流層散射通信技術問世。這種軍事通信方式，以抗毀、抗干擾和抗截獲（以下簡稱“三抗”）能力強、傳播距離長等技術優勢在軍事通信領域發揮著重要的作用。
美國大型國防合約商雷神公司於近日宣佈，它將向美國陸軍提供新的對流層散射通信系統，確保美軍部隊能在戰爭環境中具備數據通信能力。
大洋彼岸的舉動，讓不少人對這一專業通信技術產生了好奇。究竟何為對流層散射通信技術？其“三抗”能力為何如此之強？它的技術原理又是什麼？針對上述問題，科技日報記者採訪了業內相關專家。
特殊傳播路徑助其避開干擾
華中科技大學電子信息與通信學院教授、博士生導師江濤在接受科技日報記者採訪時表示，在對流層散射通信模式下，信號抗干擾的秘密在於，它特殊的傳播路徑。
“平時，我們用手機打電話，載有信息的電磁波主要是在人類生活區域內‘活動’，這就不可避免會受到建築物、特殊地形等物體的干擾。”江濤說，由於軍事通信對信號要求比較高，若想實現全天候、高質量、遠距離通信，就不能讓電磁波在這種雜亂的環境中“遊走”，要讓它去更空曠的區域——距地面較遠的大氣層。
“從技術角度來看，散射通信屬於早期雷達技術的一個分支。其使用了雷達技術最基本的原理，向大氣層中的對流層發射電磁波並接收回波，從而實現超長距離通信。”江濤解釋道，在對流層散射通信中，發射到對流層中的電磁波，在遇到氣旋、雲團等不均勻介質時，會向四面八方散射，最長散射距離可達300公里到1000公里。位於地面的高靈敏接收機，必須接收到散射出的微弱電磁波，才算完成了一次通信任務。
成為各大軍事強國的“標配”
“在第二次世界大戰前，相關科研人員就已發現了這種能‘衝上雲霄’的電磁波信號，它可被全天候監測，頻率覆蓋了超短波和微波頻段。第二次世界大戰爆發後，雷達技術被大量應用，使得該類信號多次被有關部門監測到。由此，更多人發現了這種經過對流層的電磁波。”江濤介紹道。
“至今，散射通信技術已誕生60餘年。”江濤表示，上世紀50年代初，對流層散射通信技術開始得到學界重視，並被廣泛研究。1955年，世界上第一條散射通信鏈路建成。上世紀50年代末期，美國等國建設的多頻段大型散射中繼通信系統——“白愛麗絲通信系統”被投入使用。上世紀80年代，衛星通信技術得到發展，逐漸替代了對流層散射通信技術的部分功能，除高緯度同步軌道衛星覆蓋不佳的地區外，1吉赫茲以下頻段的對流層散射通信站開始被逐漸關閉。
記者通過查閱資料發現，散射通信技術自誕生之日起，便成為各大軍事強國的“標配”。
在軍事領域，散射通信技術的應用極廣，在戰時遠程通信設備、數據傳輸設備上，都能看到它的身影。
1955年，美軍建成全世界第一條全長2600公里的AN/TRC-170散射通信系統，該系統成為美軍戰略通信的重要組成部分。1985年，蘇聯建成東西長1200公里、南北長800公里的以散射通信為主幹線的扇形軍用通信網“雪豹”。該通信網設有28個通信節點，節點間的信號傳輸主要依靠散射通信技術得以完成，其中最長的通信鏈路由9條散射通信線路接力而成。
英、法等歐洲軍事強國也不示弱。英國裝備了最新一代的H7450戰術散射通信系統，該系統可在250公里的傳播距離上進行保密通信；法軍也裝備了TFH955、TFH960等多型機動式戰術散射通信系統。
可用頻段寬但信號衰減嚴重
“美國、英國等軍事強國，之所以特別重視對流層散射通信技術，是因為在作戰環境下，敵方難以破壞這一技術，相關通信系統隨時可被架設。這一點，與對流層散射通信的技術特點有關。”江濤解釋道，對流層散射通信的可用無線頻段很寬，從100兆赫茲到40吉赫茲頻段都可用，同時通信容量大、信道隨處可得，所以它的抗干擾能力極強，可保證戰時通信安全。
“可用頻段寬，可選的頻率範圍就很大，隨便選哪一個頻率進行通信都可以，這有效解決了用戶過多或本地電磁環境被‘汙染’帶來的頻段切換問題。這就好比我們去超市買蘋果，如果只有1個品種，那我們就只能買它；但如果品種非常多，那我們選擇的餘地就會很大。”江濤說。
此外，中國電子科技集團公司第54研究所助理工程師胡天瀛撰文表示，由於利用的是自然資源——對流層，因此該通信技術利用的傳播媒介具有永久性、無需付費的特點。
不過，對流層散射通信也有短板。
胡天瀛稱，在對流層散射通信中，大部分電磁波的能量，都是通過直射波形式傳向天空，當其返回地面時，能量可能只有“上天”前的萬分之一，信號在傳輸過程中損耗極大。
“這一去一回，電磁波要‘跑’的距離實在太長了，而‘長途跋涉’會造成能量的大量損耗，這和人類跑步消耗熱量的道理是一樣的。”江濤說，也正因為在傳輸過程中，散射通信電磁波損耗較大、信號衰落嚴重，所以相關地面接收設備必須非常靈敏，能隨時、迅速“捕捉”已經“疲憊不堪”的信號。
曾經蟄伏如今應用逐漸增多
作為軍事通信利器，散射通信技術雖是標配，但卻沒得到大力發展，遲遲未成為“強配”。
對此，有學者分析道，這與對流層散射通信系統相關設備投建、維護費用高有關。如果沒有強大的財力及廣闊的疆域，一個國家使用或運行相關係統的動力是不足的。這也導致相關市場需求較小，很多知名設備廠商都曾退出該領域。
此外，江濤解釋道，上世紀80年代，同樣具有較強抗干擾能力的衛星通信技術得到快速發展，搶去了散射通信的風頭；同時，由於電磁波損耗較大、信號衰落嚴重等瓶頸問題難被攻克，導致對流層散射通信技術發展遲緩。
“不過，衛星通信技術也有短板，它的轉發器帶寬不足，而對流層散射通信的可用帶寬很充足，因此它仍具有相當大的優勢，尤其是在局部戰爭、局部衝突不斷爆發的今天。”江濤認為，更為重要的是，近年來一些公司不斷進行技術突破，使得與對流層散射通信技術相關的新裝備接連問世，相關技術應用逐漸增多。
“可以預見的是，這項技術未來的應用前景依舊廣闊，具有被廣泛應用的可能。同時，在海上能源平臺、島嶼等民用通信領域，散射通信技術也有著廣闊的應用前景。”江濤稱。（記者 張 蘊）
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