详解“先进极高频”卫星（下）

航天 · 2016-10-31 18:32:52

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可支持多种终端 　　“先进极高频” 能在任何时候提供世界范围内的军事应用，并兼容现有的“军事星”系列终端，支持提供机载、舰载、车载和便携终端，如：海军多频段终端、单信道抗干扰可搬移式终端、先进极高频通用系统试验终端、保密移动抗干扰可靠型战术终端和先进超视距系列终端以及潜艇高数据速率系统。其中先进超视距系列终端综合了以前的两个项目，即机载宽带终端和指令递送终端替代系统，从而建立了一套通用的开放式、覆盖天基地基的综合应用体系。 　　因为“先进极高频”工作在较高的频段，所以其用户终端也在不断向小型化发展。一种称为LTCC的技术可把有源和无源的射频元件以一种多层布局的形式封装在一个低损耗的绝缘材料中。用LTCC技术所集成的相控阵天线已用于“先进极高频”终端，因而使天线尺寸更小，损耗更低。 　　总之，“先进极高频”卫星是具备抗干扰、低检测概率、低截获概率和先进的加密系统，比“军事星”支持战术网络的能力提高了两倍，能为陆军、空军、海军、特种部队、战略导弹部队、战略防御、战区导弹防御和空间对抗等服务，并可提高与其他军用网络和美国盟军网络的兼容性。它与“军事星”不同，能够支持动中通，提供数据、语音、视频会议和图像传感业务，有效实现实时视频、战场地图和目标数据等的通信，为美国的战略和战术力量在各种级别的冲突中提供安全、可靠的全球卫星通信。每颗“先进极高频”卫星可连接上百个直径为1英尺的终端天线，把战场上的所有梯队连成一个具备太空路由的虚拟网络。它还能为那些使用这些快速、精确信息的人们提供实时地图、目标信息和先进的智能监视和侦察。它也可直接对来自用户终端的请求作出回答，并根据优先级提供点对点通信和网络服务。

单信道抗干扰可搬移式终端　　　　现代战争生命线 　　从原理上讲，军用通信卫星与民用通信卫星是一样的，但由于军用通信联络要求迅速、准确、保密和连续，为此，军用通信卫星常采用不同的通信体制以及扩频、调频和自适应天线调零等技术，改变天线波束宽窄和指向，实行星上信号交换和处理以及星间链路，调整发射功率和接收灵敏度，强化遥控指令系统等一系列措施。所以，军用通信卫星比民用通信卫星具有可靠性高、生存能力强、抗干扰性好、机动灵活性大等优点，并可减少对地面站的依赖。它不仅能使广泛散布的武器平台与作战部队有效集成，而且还可让“观测、判断、决策、行动”环路所需的平均时间达到最短。 　　按频率分，军用通信卫星可分为特高频（300～3000兆赫兹）、超高频（3～30吉赫兹）和极高频（30～300吉赫兹）三类。特高频卫星成本低，但易受干扰；超高频卫星比特高频卫星抗干扰能力强；极高频卫星波束窄，容量大，抗干扰和抗截收能力最强，可提供的频带也宽，易于实现星上处理。所以，目前极高频军用通信卫星最为先进，能为部队提供保密、抗干扰通信，可减少受核爆炸影响出现的信号闪烁和衰落, 能大大缩小和减轻系统使用的部件尺寸和重量,具有支持全面战争的能力,是今后的发展方向。它也能大大减轻现有频谱拥挤现象，利用较小的天线阵进行定向发射，从而降低敌方截收概率；星上天线具有调零功能，大大提高卫星发射信号的抗干扰能力；具有星上信号处理能力，降低了地面设备的复杂性；具有星上自主控制能力，在没有地面支援设施支援的情况下能持久运行。 　　现在，军用通信卫星在战争中的作用越来越大，已被誉为现代战争的生命线，因为战场上70%以上的通信是靠军用通信卫星来完成的。它使信息迅速、安全、灵活的传输，实现全球无缝覆盖，从而夺得和确保制信息权，满足优势机动、精确部署、聚焦后勤和全维防护的作战要求，从根本上改变了现代军事作战的方式。至今，美国、俄罗斯、英国、意大利、德国和欧洲等均拥有军用通信卫星，其中以美国的军用通信卫星阵容最为整齐、技术最为先进。 　　　　三类超级通信兵 　　美国军用通信卫星可分为宽带、受保护和窄带三类。宽带系统强调大容量；受保护系统着重抗干扰特性、保密性及核生存能力；窄带系统则重点支持需要语音或低数据速率通信的用户，以及移动用户和小型终端的用户。 　　在宽带系统建造方面，美国先后发射了三代“国防卫星通信系统”卫星，以及装载在“特高频后继星”上的“全球广播业务”系统。这些卫星数据传输速率较高，主要用户是固定和移动的陆基终端，还有一些大型军舰和飞机上的终端等。其中第三代“国防卫星通信系统”装有6台超高频转发器，总带宽500兆赫，是世界首颗采用电子切换超高频多波束天线的卫星，有较强的抗干扰生存能力，用于为美国国家指挥机关和作战部队之间提供高质量的保密通信和高速数据传输。 　　“全球广播业务”系统的工作方式与商用电视直播卫星类似，是一种高速单向的广播通信系统，可直接向世界各地的战区作战人员提供大量信息，有“智能推”和“用户取”两种服务方式，前者把新闻、天气等标准节目和战区通报等定期播发，后者是部队“点播”的特殊信息。这两种工作方式的组合有巨大潜能，可极大提高联合作战部队的战斗力，增加信息传递速度。其宽频带及高速传输能力，可使大型作战文件的传输由过去的几小时变为现在的几秒钟，因而能协同美国海军的巡航导弹在发射前的最后1分钟进行最终目标修正；也可把来自卫星或无人飞机的各类数据传送给远航的舰艇，而以前的海军“舰队卫星通信”要达到这种能力还比较勉强。在海湾战争时，特别详细的作战命令必须用飞机送到航母上，而同样详细的作战命令若用“全球广播业务”则可在1分钟内送达。 　　现在，美国正用“宽带全球卫星通信”卫星替换“国防卫星通信系统”卫星和“全球广播业务”，并降低美国政府对商业卫星通信服务的依赖。一颗“宽带全球卫星通信”的信息传输能力是一颗“国防卫星通信系统”的10倍，工作寿命10～15年,目前已发射3颗，未来还将发射3颗,用于为三军提供通信支持。该卫星采用波音-702卫星平台，工作在X频段和Ka频段，能够提供其他军用通信卫星系统所不能提供的许多重要作战特征,为美军及其联军在目前世界上所有战区提供高容量X频段和Ka频段通信，极大地提高美军在Ka和X频段的通信能力,从而增强美军士兵执行海、陆、空任务的能力。例如，该卫星拥有18个可重新配置的覆盖区，以及具备向不同覆盖区进行广播和多点广播的传送能力，并且能够连接位于任意区域和所有区域的用户，即使他们处于不同工作频率。 　　在受保护系统建造方面，美国先后发射了6颗“军事星”卫星，是世界上首颗采用数字处理和调频技术的卫星，抗摧毁和生存能力强。前两颗为第一代“军事星”，它们采用了抗核加固、抗干扰和极高频等技术，具备在核战争条件下的生存能力；后4颗为第二代“军事星”，它们放弃了核加固能力，以降低制造费用和难度，但在第一代“军事星”192条低速率信道的基础上增加了32条每秒1.5兆比特的中速率有效载荷，以适应当前战术用户的需求；还增加了自适应调零天线，具有很高的灵活性和抗干扰、防截获、防侦收能力。美国从2010年起用“先进极高频”替换“军事星”，其容量是“军事星”的12倍，可同时用于战略和战术通信。 　　在窄带系统建造方面，美国先后发射了“舰队卫星通信”卫星、“租赁卫星” 和“特高频后继星”。目前在轨服役的“特高频后继星”先后发射了11颗，每颗可提供39个信道，并为舰队广播业务提供了高保密链路。这些卫星虽然同属一个系列，但仍有不断的改进。比如，第1～3颗“特高频后继星”载有特高频、超高频有效载荷；从第4颗卫星开始增加了极高频有效载荷；第8～10颗卫星上的特高频有效载荷则被“全球广播业务”系统所替换。美国将从2011年开始发射“移动用户目标系统”，以替换“特高频后继星”，前者比后者信息传输能力提高10倍，容量提高15倍，主要为海军服务。 　　　　未来的军用通信 　　从2011年起，美国还将陆续用洛马公司的6颗“移动用户目标系统”替换“特高频后继星”，为多种地面用户提供移动通信服务。“移动用户目标系统”采用商用通信卫星技术，为使用各种大型、小型和手持终端的用户提供服务。 　　目前，美国“特高频后继星”星座由8颗工作星和1颗在轨备份星组成，每颗卫星提供38个带宽为5千赫兹和25千赫兹的通信信道，以及一个25千赫兹的舰队广播信道，现有约7500套特高频频段的地面终端在使用。该系统的能力已经远远满足不了飞速增长的军用通信需求，美国预计2011年将需要每秒42兆比特的通信容量，提供2300个用户同时接入，因此美国转向发展全新的“移动用户目标系统”。 　　预计到2013年“移动用户目标系统”可全部部署完毕，形成作战能力。届时，各种窄带卫星通信终端总数将达到82000套，其中50%为手持式战场幸存者逃生定位设备，其余终端为先进的联合战术无线电系统终端和先前的“特高频后继星”系统。一旦“移动用户目标系统”投入使用，将可有效为美军机动作战部队提供通信保障，为所有军事部门的任务目标提供超视距通信支持。该系统采用了现代化第三代移动通讯技术，可同步传输语音、数据和图象，同时系统的传输容量也能够获得提升。它能不受天气和环境限制为舰艇、飞机和地面部队提供更可靠的窄带通信能力，是美海军下一代窄带卫星通信星座。 　　未来的军用通信卫星将普遍采用商用大型公用平台，重点发展有效载荷技术；面向效能全面集成，重视系统功能的互补，以及系统的兼容性和互联互通性能；提高卫星系统网络化通信能力；向更高的频段和激光通信方向发展，发展星间和星地激光通信系统，以大幅度提高系统的有效带宽，并使扩频和跳频范围更宽，传输的方向性更强，抗干扰能力更高；星上处理技术向基带处理发展，从而提高有效载荷利用率，实现一点至多点传输和广播通信，星上交换灵活，系统实现按需多址，抗干扰能力强，提供通信业务更灵活，网络化能力更高；向多点波束方向发展，实现频率复用，扩大卫星容量，提高卫星功率和系统的适应性，灵活改变系统的配置；综合采取多种技术提高抗干扰性能。 　　来源：中国公众科技网

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