超低频

介于30Hz与300Hz间的电磁波

超低频（Super Low Frequency，SLF）指的是频率介于30Hz（赫兹）与300Hz间的电磁波。在无线电通讯的收发上，美国的Saguine系统使用76Hz，俄罗斯的ZEVS系统使用82Hz，都属于超低频，不过也经常被人误以为是极低频（ELF，Extremely Low Frequency）。这两种低频无线电通讯都是用在与水中的潜舰沟通之用。

简介

超低频无线电信号是无线电频谱中的30～300Hz频谱段，它被广泛地应用于军民诸多方面。民用主要应用于医学治疗、工程探测、大地物理勘探、地震研究等方面;军事主要应用于水下兵器的遥控、水下通信等方面。诸多应用中，以潜艇水下通信的应用最为突出，它能够解决岸上指挥所与海上潜艇进行远距离、大深度通信的难题。超低频对潜艇通信系统庞大复杂、技术含量高，世界上只有美国、俄罗斯等几个发达国家掌握了超低频对潜通信技术。

一般由变电所配送到居家的交流电频率多在此范围内，即50Hz～60Hz间。在无线电通讯的收发上，美国的Saguine系统使用76Hz，俄罗斯的ZEVS系统使用82Hz，都属于超低频，不过也经常被人误以为是极低频（ELF，Extremely Low Frequency）。这两种低频无线电通讯都是用在与水中的潜舰沟通之用。有传言表示德国柏林泰波霍夫机场（Tempelhof）也将有一个名为“泰迪熊”（teddybear）的超低频发送器，但此传言未获得证实。

其他信息

频率范围： 30-300Hz

波段名称：超长波

波长范围：10-1兆米

超低频对潜通信特点

超低频信号传播距离可远至数千甚至数万公里，海水穿透力可深达百米，信号传播稳定可靠，其优势其他通信频段信号无可比拟，是对潜实施大深度水下通信的唯一有效手段。利用超低频信号几乎可以做到全天候、全空间、全时段的对潜艇实施可靠通信，具有十分突出的隐蔽通信能力。

超低频对潜通信需要解决的主要关键技术

超低频通信系统天线效率很低，远在几千公里以外的水下潜艇接收到的信号非常微弱，这个信号还必须与频段内的电磁噪声和潜艇机动引起的噪声进行竞争，所以超低频收信机接收的信号信噪比非常低。现有的一些通信技术已不能满足超低频对潜通信的可靠性要求，必须在以下的主要关键技术上寻找突破。

1.发射天线设计技术

美国在超低频通信研究的初期，曾考虑利用现有的甚低频天线辐射超低频信号。通过估算和试验发现，天线输入为兆瓦级的功率，其辐射功率只有几十毫瓦，无法满足超低频通信要求。之后，美国对多种天线设计方案进行了研究和探索，只有中间馈电两端接地的接地天线达到了实用价值。

2.大功率合成技术

由于超低频天线辐射效率十分低下，要求发射机能提供兆瓦级的功率。为了提高发射机电源使用效率，上世纪七、八十年代开始研究利用大功率开关管进行信号“放大”技术。俄罗斯利用晶闸管的开关作用实现了大功率“放大”。开关管“放大”的基本思路是:它从输入信号的波形采集有关信息（如相位），利用这些信息去分别控制各功率开关，输出幅度相同且含有特定相位的矩形脉冲，把这些相位按特定要求的矩形脉冲有序地叠加起来，经滤波而得到与输入波形相似、但功率非常大的输出。主要难题是开关速度高、功率大的开关管的制造技术需要突破，另外，开关管的安全防护、波形合成技术需要进一步完善。

3.通信抗干扰技术

一方面由于超低频频率低，绝对频带窄，可用的频率资源有限，工作频率实际上是公开的，为敌方实施干扰创造了更多的机会；另一方面，潜艇接收超低频信号时环境恶劣，接收信号的信噪比非常低下；这些都使通信的可靠性遭受到了致命的伤害。为了提高通信的可靠性，除了增大发射功率外，还要选取适当的调制解调和纠错编码译码方式，在有限的带宽里使用扩频技术，从软件和硬件上对信号进行处理等措施。另外，在低噪声放大技术、脉冲干扰削波技术、工频（50Hz或60Hz交流）干扰抑制技术、海洋和大气噪声抑制技术、潜艇自噪声抑制技术方等面需要进一步的研究。

4.提高通信速率技术

超低频通信的信息速率由于受到发信天线带宽的限制十分低，再使用纠错编码、扩频通信等抗干扰技术后信息速率会变得更低，通信可靠性的提高是以牺牲信息速率为代价的，如美国早期的超低频对潜艇通信系统信息速率的建议值是0.01bps，即发送一个字符需要五至十分钟的时间，如此低的信息速率难以满足通信实时性要求。

既要使通信可靠性提高，又要使通信速率不至于下降太低，需要解决和攻克的主要技术有两个:一是在提高天线辐射效率的同时需提高天线带宽的天线设计技术;二是提高信源和信道编码效率的技术。

国外超低频对潜通信的使用方式

美国和俄罗斯的超低频对潜通信作战使用的思路略有差别，但是总的思路是一致的。主要方式是以超低频对潜通信手段为纽带，综合运用甚低频、短波等通信手段对潜通信。因为超低频通信信息速率极低，所以每次通信所传输的信息量很少。为了满足对潜指挥控制和信息保障的需求，超低频对潜通信使用方式通常采用以下两种。

1.单独使用超低频手段发送简单的“指令代码”实施对潜通信

超低频对潜通信因发射系统带宽的限制，信息传输速率很低。为了提高通信的实时性，潜艇出航前，指挥机关应预先为潜艇制定好各类方案、打击目标以及常用的简单指令代码。潜艇无特殊情况不主动上浮，在水下安全深度通过超低频对潜通信手段接收岸基指挥部门的“指令代码”接受指挥。在实时性要求不高或无需大量传输信息的情况下，可以考虑使用该种通信方式，以提高潜艇的隐蔽性。

2.超低频通信手段组合使用其它通信手段实施对潜通信

超低频对潜通信虽然隐蔽性好，但信息传输速率太低，即使传输较短的几个字符报文也需要几分钟到十几分钟的时间，通信实时性差，而且潜艇收信时对潜艇的航速、航向和潜航深度都有严格的要求，对潜艇机动性能会产生不利影响;甚低频、短波等其它通信手段信息传输速率高，可传输大量信息，实时性好，但隐蔽性差。使用单一的通信手段实施对潜通信，潜艇的隐蔽性和通信的实时性矛盾难以得到解决。只有将超低频通信手段和其它通信手段有机结合，对潜艇进行组合通信，才可以在一定程度上缓解潜艇隐蔽性和通信实时性矛盾。

总结

超低频无线电信号通信距离远，信号稳定，穿透海水能力强，是实现远距离、大深度对潜通信最为成熟有效、隐蔽可靠的的手段。但是，超低频对潜通信存在技术要求高，信息传输速率低，信息量小，通信时效性差的缺点。单独使用超低频对潜通信手段难以达成对潜通信时效性和隐蔽性统一，必须将其和其它对潜通信手段有机结合，取长补短，才能充分发挥其技术优势，进一步提高远距离、大深度对潜通信能力。为满足信息化条件下潜艇通信的作战要求，应重点对提高天线效率、通信可靠性、信息速率等超低频对潜艇通信的关键技术进行探索、突破与创新，以达成对潜通信时效性和隐蔽性的高度统一。

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