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[编者按]诗曰：“烽火连三月，家书抵万金。”在战火纷飞的危情时刻，前线传来的只言片语极其珍贵。在电磁环境极度恶劣的现代战场上同样如此。谁能够在重重电子干扰的屏障下第一个传送出有用的信息，谁就必将赢得战场的先机。此时指挥官对于战场通信的要求重新变得返璞归真，放弃了对实时性、多媒体、高速率的种种奢求，只希望能够在高强度的电子对抗中保持最低限度的通信联络。
短波通信的东山再起
要论“辈分”，短波着实可以算是无线电通信中的“祖师爷”了。早在两次世界大战中，短波通信就已作为交战各国最主要的远程通信手段。为什么短波可以满足跨度达数千千米的通信需求呢?这要从电离层谈起。
在距离地表60至80千米以上的地方，大气已经十分稀薄，以至于太阳光中的X射线和紫外线可以将那里的空气分子电离，这里的大气中存在着不少四处游离的自由电子，所以叫电离层。高度越高，空气的电离程度也就越高，足以对电磁波的传播产生影响。对于短波，这种影响就是反射。反射的次数被称为“跳数”，经过一次反射的称之为“单跳”，如果反射波再次被大地反射回电离层，就会形成“多跳”。经历“多跳”的短波信号，甚至可以实现环球通信。
短波的频段是3～30兆赫兹，但并不是所有的频率都可以同时通信。因为电离层实际上并不像我们描述的那样是一个规则的“层”，而更像一个个等离子云团的集合。根据太阳辐射和宇宙射线的强度、距地表高度的不同，被电离的分子种类以及自由电子浓度都不尽相同。昼夜更替、季节变化、太阳黑子活动都会对短波通信造成极大影响。常听短波广播的朋友一定有体会，同样一个收音机，白天收到的台和晚上收到的台是不一样多的，就是这个道理。据统计，在夜间最恶劣的通信条件下，整个短波频段中只有4％的频率能够用于通信。这就导致一个问题：在同一时间同一地点，可以使用的短波通信频率是很有限的，所以很大程度上制约了短波用户数的增长。而且，随着战后通信技术的迅猛发展，卫星通信、微波中继、光纤通信每年都在刷新着数据传输速率的世界纪录，同时它们的用户容量接近无限。可是速率和容量上不去是短波“胎”里带的毛病，所以短波面对这些后起之秀，曾在20世纪60年代到70年代一度遭受冷落。
但人们很快认识到，卫星、微波、光纤等高速通信手段设备复杂，建设周期长，维护费用高。更重要的是它们都有一个脆弱的网控中心，一旦网控中心被摧毁，通信就会立刻瘫痪。从这个角度来说，短波通信的抗毁性要远远强于那些“小字辈”了，因为除了高空核爆炸可以暂时性破坏电离层外，尚无其它人为手段能削弱电离层对短波的反射效果。
但是，电离层的“脾气”非常难以捉摸，每天清晨和黄昏的时候，电离层的变化非常活跃，为了保证通信不中断，一天要改变好几个频率才行。传统的方法靠通信双方自己去试，找到一个噪声相对较小的频率之后马上开始联络，信道一旦变差就再换一个频率。70年代后的部分短波电台已经具备了“自适应”能力，也就是说把你打算使用的频率输入电台，同时接受方也要用同样的方法为电台编程，只要启动“自适应”功能，两部电台就可以自动对存储的频率进行扫描，逐项测量信道参数，并为每一个信道的质量评分，扫描完成后自动选择评分最高的信道建立链路，大大简化了人员操作，也提高了数据传输的质量。
传统意义上的短波通信主要提供摩尔斯报和话音通信，数据通信并不是它的强项。由于电离层的不稳定性，所以用短波来进行数据通信的误码率会比较高，必须采用差错控制技术来保证传输的正确性。通常采用自动反馈重发(ARQ)的方法来实现，就是在报文中加入校验位，在收端对校验位进行核对，如果不正确则要求发端重新发送该段报文，降低了错误率。即便如此，短波的数据通信速率至今仍然只有2.4千比特／秒，仅相当于家庭宽带上网速率的十分之一。但短波通信设备简单、机动灵活、抗毁性强、可迅速组网等等优势，仍然使其成为当今远距离通信不可或缺的手段之一。
当电波搭上“筋斗云”
古典名著《西游记》可谓家喻户晓，孙悟空的“筋斗云”一个跟头就可以翻十万八千里。虽然这只是小说中的神话，但是射向天空的电波却着实可以被对流层中不均匀的气团折射到300～1000千米以外的地方，就像是搭上了孙悟空的“筋斗云”。
就像光在水中会发生折射一样(光其实也是一种电磁波)，当电磁波遇到对流层中的湍流、气旋、云团等不均匀介质时，也会发生折射。同时，湍流气团的介电常数也不尽相同，电磁波引起的感应电流产生了二次辐射。对流层散射通信，就是利用这个原理来实现的。
对流层的高度在10千米以下，是最接近地表的大气层。超短波和微波是对流层散射的首选波段，常用频段为100兆～10吉赫兹。相对于依赖电离层的短波通信，对流层散射不惧怕高空核爆炸。恰恰相反，核爆冲击波所引发的湍流和气旋会更活跃，竟然会给对流层散射通信带来有利影响，所以系统的抗毁性极强。同时，它也不害怕太阳黑子、雷电、极光的影响，传输可靠度达99％以上。对流层散射通信的容量虽然比不上卫星通信，但也要比短波通信大很多，达到16兆比特／秒。而且由于采用了方向性好的圆形抛物面天线(短波由于波长相对较长，不便采用此类天线)，对流层散射通信的发射波束很尖锐，方向性很集中，防侦听和抗干扰能力较强。
对流层散射通信最大的不足是信号衰落和传输损耗太大，所以不得不采用千瓦级大功率发射机、高增益天线、高灵敏度接收机和分集接收技术。前几个相信大家比较容易理解，那究竟什么是分集接收呢?分集接收主要用于降低信号衰落的影响，“分”是指将信号分散接收和传输，“集”则是指信号的集中处理，说白了就是采用多副发射和接收天线。这就给对流层散射通信设备的小型化带来巨大障碍，特别是早期设备的体积和功率，都已经达到了恐怖的程度。
1955年，在阿拉斯加州冰封的大地上，美国人开始了第一个对流层散射通信系统的建设，她的代号是——“怀特爱丽丝”(White Alice)。在不通公路的冰原上，政府动用了直升机和狗拉雪橇来运送要安装的设备，终于到1958年，这个包含71座巨型天线阵的通信网络建造完成。系统拥有3种规格的天线，分别对应不同的发射功率。其中最大的天线口径达到了37米，有10层楼那么高，拥有50千瓦的超大功率发射机，可以将飞过的鸟儿杀死!1956年，在美国的支持下，挪威、丹麦、西德、英国、荷兰、法国、希腊和土耳其9个国家沿线开始建设供欧洲盟军司令部使用的“高空王牌”(Ace High)对流层散射通信网络。该系统共由49个站点组成，总跨度达14000千米。除此之外，俄罗斯、加拿大、澳大 利亚、日本等国都有横跨全境的大规模对流层散射通信网络，由此可见各国对这一技术的战略重视程度。
随着技术发展，体积较小的战术级对流层散射通信装备出现了。越战期间，美国海军陆战队使用AN／TRC-97对流层散射设备达成部队间通信，整套设备可用一台卡车运载。但AN／TRC-97是模拟制式的，通信容量小，只能提供十几个话路，随后被数字化的AN／TRC-170数字对流层散射无线电通信设备取代。AN／TRC-170由V2和V3两种类型组成。这两类终端是为战术野战通信设计的，可建立视距、绕射和对流层散射多信道通信链路，最远通信距离达250千米。V2型装在S-280方舱内，使用两副2～9米的抛物面天线和2千瓦的功率放大器，采用4重空间和频率分集；V3型装在S-250方舱内，采用双重空间分集、抛物面天线和一个2千瓦功率放大器。每一部终端包括空间分集工作的双天线、无线电台、多路复用设备和勤务纷勤务信道。两类设备都符合战术部署军事规范要求。无线终端是方舱式，可在其运载车内工作，一般不必准备站址，最快在1小时内就可开通使用。在海湾战争中，百余部该型对流层散射装备投入战场，取得了良好的效果。
抓住流星的尾巴
很多人认为看到流星时许的愿望能够成真，虽然这个说法的真实性有待考证，但如果你许的愿望恰巧是与前线或是后方建立联络的话，恭喜你，现代通信技术可以在流星闪过时帮你实现这个愿望。
流星余迹通信就是借助一闪即逝的流星来实现两地通信。流星实质上是宇宙中细小的尘埃和块状固体，这些物质被地球吸引进入大气层的速度达到11千米／秒～72千米／秒，并在与大气高速摩擦的过程中燃烧了自己，发出大量的光和热。在燃烧的过程中，周围的大气也会在极高的温度下发生电离，从而在流星飞过后，留下一条肉眼看不到的离子云带。这条云带就像电离层一样，也可以反射电磁波，只不过“寿命”短些罢了。所以说，流星余迹通信的原理和适用的波段与短波通信都比较接近。
正因为流星余迹的“寿命”要以秒来计算，而且下一颗流星的出现也要等上几秒钟甚至几分钟，所以它并不适用于传输实时性信息，也就是说它不能像电话那样提供连续的通信。流星余迹通信主要用于传输数据，其通信过程是一种“断续”和“猝发”的状态：假如A台要给B台发送信息，首先要将传送的信息预先贮存在存贮器里；此时A台发送探测信号，当合适的流星余迹出现时，A台的探测信号就会被反射到B台并被其接受，此时B台向A台发出一个应答信号：应答信号被A台成功接收后，控制器就以最小的时延打开发射闸门，信息立即发射出去；流星余迹一消失，控制器就会切断发射闸门，发信机便停止发送信息，接收信息的存贮器则把收信机断续收到的信息快速地记录下来。
流星余迹通信设备的工作频率一般为30～100兆赫兹，最佳工作频率为40～50兆赫兹，属于超短波的范畴，实用数据率为2～4.8千比特／秒。利用功率为500瓦至数千瓦的发信机和5～8单元的八木天线，单跳通信距离可以达到1500～2300千米。流星余迹通信受核爆炸及太阳耀斑的影响较小，系统抗毁性较强，同时它以瞬间、快速、随机、断续方式工作，且电波方向性较强，敌方难以截获和测向，适用于小容量远距离的军事通信。
因为流星余迹通信的“出镜率”较低，所以可能有很多读者会认为这是近些年才出现的新技术。事实上早在1929年，日本科学家就观测到了流星对无线电传播的影响。1932年的狮子座流星雨，使美国贝尔实验室的研究人员证实了流星对于电波的反射和散射作用。1944年，盟军使用雷达来探测攻击伦敦的V-2火箭时，研究人员们再度证实，流星的确会影响无线电传播。1952年，加拿大建立了世界上第一个流星余迹通信系统——JANET，使用90兆赫兹的频率，通信距离达到了1000千米。
1965年，欧洲盟军司令部启用了COMET流星余迹通信网，站点分布于荷兰、法国、西德、英国和挪威，传输速率只有115～310比特／秒。20世纪60年代正是卫星通信蓬勃发展的时期，流星余迹通信遭受了冷落。直到十年后，人们才认识到卫星通信的实用价值并没有原先估计的那么邪乎，信号安全和高纬度地区通信都是当时卫星难以克服的难题，于是通信卫星被从神坛上拉了下来，而流星作为天然的“通信卫星”，重新担负起最低限度通信的重任。
今天为大家介绍了三种最低限度通信手段。这些低调的信使们虽然没有值得炫耀的通信速率和容量，但建设投入小、组网灵活、后期维护费用低，是它们共同的优点。更重要的是，在通信卫星和有线传输网络被摧毁、敌方电子干扰强烈的情况下，短波、对流层、流星余迹通信设备却可以安全可靠地将最精炼的信息传送到最需要它们的地方。下一期文章中，将为大家介绍电波中的侦察兵——信号监测技术。
短波通信的东山再起
要论“辈分”，短波着实可以算是无线电通信中的“祖师爷”了。早在两次世界大战中，短波通信就已作为交战各国最主要的远程通信手段。为什么短波可以满足跨度达数千千米的通信需求呢?这要从电离层谈起。
在距离地表60至80千米以上的地方，大气已经十分稀薄，以至于太阳光中的X射线和紫外线可以将那里的空气分子电离，这里的大气中存在着不少四处游离的自由电子，所以叫电离层。高度越高，空气的电离程度也就越高，足以对电磁波的传播产生影响。对于短波，这种影响就是反射。反射的次数被称为“跳数”，经过一次反射的称之为“单跳”，如果反射波再次被大地反射回电离层，就会形成“多跳”。经历“多跳”的短波信号，甚至可以实现环球通信。
短波的频段是3～30兆赫兹，但并不是所有的频率都可以同时通信。因为电离层实际上并不像我们描述的那样是一个规则的“层”，而更像一个个等离子云团的集合。根据太阳辐射和宇宙射线的强度、距地表高度的不同，被电离的分子种类以及自由电子浓度都不尽相同。昼夜更替、季节变化、太阳黑子活动都会对短波通信造成极大影响。常听短波广播的朋友一定有体会，同样一个收音机，白天收到的台和晚上收到的台是不一样多的，就是这个道理。据统计，在夜间最恶劣的通信条件下，整个短波频段中只有4％的频率能够用于通信。这就导致一个问题：在同一时间同一地点，可以使用的短波通信频率是很有限的，所以很大程度上制约了短波用户数的增长。而且，随着战后通信技术的迅猛发展，卫星通信、微波中继、光纤通信每年都在刷新着数据传输速率的世界纪录，同时它们的用户容量接近无限。可是速率和容量上不去是短波“胎”里带的毛病，所以短波面对这些后起之秀，曾在20世纪60年代到70年代一度遭受冷落。
但人们很快认识到，卫星、微波、光纤等高速通信手段设备复杂，建设周期长，维护费用高。更重要的是它们都有一个脆弱的网控中心，一旦网控中心被摧毁，通信就会立刻瘫痪。从这个角度来说，短波通信的抗毁性要远远强于那些“小字辈”了，因为除了高空核爆炸可以暂时性破坏电离层外，尚无其它人为手段能削弱电离层对短波的反射效果。
但是，电离层的“脾气”非常难以捉摸，每天清晨和黄昏的时候，电离层的变化非常活跃，为了保证通信不中断，一天要改变好几个频率才行。传统的方法靠通信双方自己去试，找到一个噪声相对较小的频率之后马上开始联络，信道一旦变差就再换一个频率。70年代后的部分短波电台已经具备了“自适应”能力，也就是说把你打算使用的频率输入电台，同时接受方也要用同样的方法为电台编程，只要启动“自适应”功能，两部电台就可以自动对存储的频率进行扫描，逐项测量信道参数，并为每一个信道的质量评分，扫描完成后自动选择评分最高的信道建立链路，大大简化了人员操作，也提高了数据传输的质量。
传统意义上的短波通信主要提供摩尔斯报和话音通信，数据通信并不是它的强项。由于电离层的不稳定性，所以用短波来进行数据通信的误码率会比较高，必须采用差错控制技术来保证传输的正确性。通常采用自动反馈重发(ARQ)的方法来实现，就是在报文中加入校验位，在收端对校验位进行核对，如果不正确则要求发端重新发送该段报文，降低了错误率。即便如此，短波的数据通信速率至今仍然只有2.4千比特／秒，仅相当于家庭宽带上网速率的十分之一。但短波通信设备简单、机动灵活、抗毁性强、可迅速组网等等优势，仍然使其成为当今远距离通信不可或缺的手段之一。
当电波搭上“筋斗云”
古典名著《西游记》可谓家喻户晓，孙悟空的“筋斗云”一个跟头就可以翻十万八千里。虽然这只是小说中的神话，但是射向天空的电波却着实可以被对流层中不均匀的气团折射到300～1000千米以外的地方，就像是搭上了孙悟空的“筋斗云”。
就像光在水中会发生折射一样(光其实也是一种电磁波)，当电磁波遇到对流层中的湍流、气旋、云团等不均匀介质时，也会发生折射。同时，湍流气团的介电常数也不尽相同，电磁波引起的感应电流产生了二次辐射。对流层散射通信，就是利用这个原理来实现的。
对流层的高度在10千米以下，是最接近地表的大气层。超短波和微波是对流层散射的首选波段，常用频段为100兆～10吉赫兹。相对于依赖电离层的短波通信，对流层散射不惧怕高空核爆炸。恰恰相反，核爆冲击波所引发的湍流和气旋会更活跃，竟然会给对流层散射通信带来有利影响，所以系统的抗毁性极强。同时，它也不害怕太阳黑子、雷电、极光的影响，传输可靠度达99％以上。对流层散射通信的容量虽然比不上卫星通信，但也要比短波通信大很多，达到16兆比特／秒。而且由于采用了方向性好的圆形抛物面天线(短波由于波长相对较长，不便采用此类天线)，对流层散射通信的发射波束很尖锐，方向性很集中，防侦听和抗干扰能力较强。
对流层散射通信最大的不足是信号衰落和传输损耗太大，所以不得不采用千瓦级大功率发射机、高增益天线、高灵敏度接收机和分集接收技术。前几个相信大家比较容易理解，那究竟什么是分集接收呢?分集接收主要用于降低信号衰落的影响，“分”是指将信号分散接收和传输，“集”则是指信号的集中处理，说白了就是采用多副发射和接收天线。这就给对流层散射通信设备的小型化带来巨大障碍，特别是早期设备的体积和功率，都已经达到了恐怖的程度。
1955年，在阿拉斯加州冰封的大地上，美国人开始了第一个对流层散射通信系统的建设，她的代号是——“怀特爱丽丝”(White Alice)。在不通公路的冰原上，政府动用了直升机和狗拉雪橇来运送要安装的设备，终于到1958年，这个包含71座巨型天线阵的通信网络建造完成。系统拥有3种规格的天线，分别对应不同的发射功率。其中最大的天线口径达到了37米，有10层楼那么高，拥有50千瓦的超大功率发射机，可以将飞过的鸟儿杀死!1956年，在美国的支持下，挪威、丹麦、西德、英国、荷兰、法国、希腊和土耳其9个国家沿线开始建设供欧洲盟军司令部使用的“高空王牌”(Ace High)对流层散射通信网络。该系统共由49个站点组成，总跨度达14000千米。除此之外，俄罗斯、加拿大、澳大 利亚、日本等国都有横跨全境的大规模对流层散射通信网络，由此可见各国对这一技术的战略重视程度。
随着技术发展，体积较小的战术级对流层散射通信装备出现了。越战期间，美国海军陆战队使用AN／TRC-97对流层散射设备达成部队间通信，整套设备可用一台卡车运载。但AN／TRC-97是模拟制式的，通信容量小，只能提供十几个话路，随后被数字化的AN／TRC-170数字对流层散射无线电通信设备取代。AN／TRC-170由V2和V3两种类型组成。这两类终端是为战术野战通信设计的，可建立视距、绕射和对流层散射多信道通信链路，最远通信距离达250千米。V2型装在S-280方舱内，使用两副2～9米的抛物面天线和2千瓦的功率放大器，采用4重空间和频率分集；V3型装在S-250方舱内，采用双重空间分集、抛物面天线和一个2千瓦功率放大器。每一部终端包括空间分集工作的双天线、无线电台、多路复用设备和勤务纷勤务信道。两类设备都符合战术部署军事规范要求。无线终端是方舱式，可在其运载车内工作，一般不必准备站址，最快在1小时内就可开通使用。在海湾战争中，百余部该型对流层散射装备投入战场，取得了良好的效果。
抓住流星的尾巴
很多人认为看到流星时许的愿望能够成真，虽然这个说法的真实性有待考证，但如果你许的愿望恰巧是与前线或是后方建立联络的话，恭喜你，现代通信技术可以在流星闪过时帮你实现这个愿望。
流星余迹通信就是借助一闪即逝的流星来实现两地通信。流星实质上是宇宙中细小的尘埃和块状固体，这些物质被地球吸引进入大气层的速度达到11千米／秒～72千米／秒，并在与大气高速摩擦的过程中燃烧了自己，发出大量的光和热。在燃烧的过程中，周围的大气也会在极高的温度下发生电离，从而在流星飞过后，留下一条肉眼看不到的离子云带。这条云带就像电离层一样，也可以反射电磁波，只不过“寿命”短些罢了。所以说，流星余迹通信的原理和适用的波段与短波通信都比较接近。
正因为流星余迹的“寿命”要以秒来计算，而且下一颗流星的出现也要等上几秒钟甚至几分钟，所以它并不适用于传输实时性信息，也就是说它不能像电话那样提供连续的通信。流星余迹通信主要用于传输数据，其通信过程是一种“断续”和“猝发”的状态：假如A台要给B台发送信息，首先要将传送的信息预先贮存在存贮器里；此时A台发送探测信号，当合适的流星余迹出现时，A台的探测信号就会被反射到B台并被其接受，此时B台向A台发出一个应答信号：应答信号被A台成功接收后，控制器就以最小的时延打开发射闸门，信息立即发射出去；流星余迹一消失，控制器就会切断发射闸门，发信机便停止发送信息，接收信息的存贮器则把收信机断续收到的信息快速地记录下来。
流星余迹通信设备的工作频率一般为30～100兆赫兹，最佳工作频率为40～50兆赫兹，属于超短波的范畴，实用数据率为2～4.8千比特／秒。利用功率为500瓦至数千瓦的发信机和5～8单元的八木天线，单跳通信距离可以达到1500～2300千米。流星余迹通信受核爆炸及太阳耀斑的影响较小，系统抗毁性较强，同时它以瞬间、快速、随机、断续方式工作，且电波方向性较强，敌方难以截获和测向，适用于小容量远距离的军事通信。
因为流星余迹通信的“出镜率”较低，所以可能有很多读者会认为这是近些年才出现的新技术。事实上早在1929年，日本科学家就观测到了流星对无线电传播的影响。1932年的狮子座流星雨，使美国贝尔实验室的研究人员证实了流星对于电波的反射和散射作用。1944年，盟军使用雷达来探测攻击伦敦的V-2火箭时，研究人员们再度证实，流星的确会影响无线电传播。1952年，加拿大建立了世界上第一个流星余迹通信系统——JANET，使用90兆赫兹的频率，通信距离达到了1000千米。
1965年，欧洲盟军司令部启用了COMET流星余迹通信网，站点分布于荷兰、法国、西德、英国和挪威，传输速率只有115～310比特／秒。20世纪60年代正是卫星通信蓬勃发展的时期，流星余迹通信遭受了冷落。直到十年后，人们才认识到卫星通信的实用价值并没有原先估计的那么邪乎，信号安全和高纬度地区通信都是当时卫星难以克服的难题，于是通信卫星被从神坛上拉了下来，而流星作为天然的“通信卫星”，重新担负起最低限度通信的重任。
今天为大家介绍了三种最低限度通信手段。这些低调的信使们虽然没有值得炫耀的通信速率和容量，但建设投入小、组网灵活、后期维护费用低，是它们共同的优点。更重要的是，在通信卫星和有线传输网络被摧毁、敌方电子干扰强烈的情况下，短波、对流层、流星余迹通信设备却可以安全可靠地将最精炼的信息传送到最需要它们的地方。下一期文章中，将为大家介绍电波中的侦察兵——信号监测技术。