军事技术简介
军事技术是军事科学的重要组成部分,是构成军队战斗力、决定战争胜负的重要因素,也是衡量国家军事实力的重要标志之一。军事技术的发展受军事思想、战略和战术的指导,也对军事思想、战略和战术乃至军队建设产生重大影响。军事需求是推动军事技术发展的动力。
军事技术的发展归根到底取决于国家的经济状况和科技发展水平,即受到生产力的制约。最新的科技成果往往首先应用于军事,引起军事技术的变革;军事技术的发展在一定程度上促进了科学技术的发展。
军事技术是建设军队、巩固国防、进行战争和遏制战争的重要物质基础,是军队战斗力的重要因素。主要包括:各种武器装备及其研制生产所涉及的基础理论和技术;充分发挥武器装备效能的应用技术、军事工程和军事系统工程。武器装备是军事技术的主体,是军事技术发展水平的集中体现。现代军事技术可以按照武器装备的种类来区分,如轻武器、火炮、坦克、弹药、军机、舰船、导弹、核武器、化学武器、生物武器、三防装备、军用雷达、军用光学仪器、军用通信设备、电子对抗设备、军事指挥自动化系统等。还可以根据其在不同军兵种领域的应用来区分,如海军技术、空军技术、战略导弹部队技术、炮兵防空兵技术、装甲兵技术等等。在现代战争中,军事通信的中枢神经作用尤为突出。在现代电子技术、计算机技术和航空航天技术基础上发展起来的现代通信技术,为现代军事通信提供了更有效的通信工具和更完善的通信手段。毫无疑问,军事通信技术在战后得到了极大的发展。
让我们来看看这些具有代表性的现代通信技术:
载波通信
第二次世界大战后,军事有线通信技术取得了一系列重大进展,包括20世纪60年代产生的程控交换技术,其中载波通信和光纤通信技术较为突出。
载波通信是利用分频原理在一对线路上同时传输多部电话的通信。其工作原理是:在发射端,每个电话信号被调制在不同的载波频率上,每个电话信道的频谱被安排在不同的频率比特上。在接收端,进行相反的解调过程,将位于不同频率比特的各个话音信道还原为话音频谱,实现载波多路通信。载波通信除了传输电话信号外,还可以复用,即利用载波信道传输电报、传真、数据等。载波通信有效利用了有线通信线路,扩大了信道容量,提高了传输速度。随着军事信息量的不断增加和军事通信高效快速的要求,载波通信是一种优秀的技术手段。载波通信技术产生于20世纪初。电子管和滤波器发明后,为载波电话通信创造了技术条件。同时,中继器和同轴电缆的发明为载波通信的发展插上了翅膀。1918年,美国匹兹堡到巴尔的线路上开通了第一个载波电话通信系统,每对线路连接三部电话。到1938,经过不断的改进,可以使用12电话线了。在两次世界大战中,由于战争条件的限制,参战国(除美国外)的长途有线通信发展十分缓慢。第二次世界大战结束之初,各国都建立了大规模的军用长途载波通信系统,通信容量从每对几条或十几条线路增加到几十条或上百条。60年代初,载波通信设备进入半导体阶段。50年代初,单晶硅的制备技术得到突破性发展,60年代诞生了各种晶体管电子元件。半导体晶体管的诞生是电子元器件的第二次重大突破。它具有体积小、重量轻、抗冲击、寿命长、性能可靠、功耗低等优点,有力地推动了电子技术的发展。载波通信的半导体化进一步推动了军用载波技术的发展。到了70年代,随着半导体技术的进一步发展和同轴电缆材料及性能的提高,10800载波电话系统在一些国家的军队中投入使用。
光纤通信
光纤通信是以激光为载体,以光纤为介质传输信息的一种新型通信方式。1960年,美国科学家梅曼用红宝石制成了世界上第一台激光器,激光技术问世。它的基本工作原理是通过从外部对某些物质施加能量,使电子迅速被赋能,在外界光的激发下,以光子的形式通过光学谐振腔这一特殊装置,经聚能放大后发射出去。激光具有良好的相干性、单色性和方向性,可以在大气空间、宇宙空间、光波导、光纤和海水中传输,因此可以在通信中用作信号载体。因为激光束很细,指向性极好,人眼看不到,所以用激光通信有极好的保密性。不易被敌方拦截干扰,不受热辐射影响。激光技术的出现为光纤通信创造了技术条件。1955年,英国伦敦大学的卡佩奈在博士论文中提出了光纤技术的基础理论。1970年,Tindal第一次沿着电解质管进行了光的传输。光通信的原理和对光纤的研究引起了人们对使用光纤进行通信的兴趣。但是,要实现它,真的有赖于激光技术的成熟、光纤的制备和光电调制技术。1970年,格拉斯研制出20db/km低衰减光纤,是光纤通信的重大突破。1971年,日本天森公司生产了一种具有色散折射率的光纤。1976年在美国芝加哥演示了一个实验光波传输系统(利用玻璃光波导传输超小型固体激光器和发光二极管发出的光脉冲信息)。从65438到0977,美国和其他国家的一些电话公司建立了实验性的光纤系统。自20世纪80年代以来,光纤通信逐渐渗透到陆、海、空乃至太空武器装备系统,成为现代军事通信的重要手段。全世界的部队都用光纤取代了原来的金属电缆。美国空军后勤司令部建立了“军事基地光纤通信系统”,据说是迄今为止世界上同类光纤通信网络中最大的。随着光纤通信技术的发展,光纤通信在现代军事通信中的应用将更加广泛。
散射通信
二战后,军用无线通信技术也有了很大发展,出现了散射通信、无线激光通信、红外通信、移动通信、卫星通信等新的通信形式。
散射通信是利用空气中煤质的不均匀性对电磁波的反射进行的超视距通信。大气中的对流层、电离层、流星余迹都具有向多个方向辐射入射电磁波的特性。利用这些煤来传输视距外的在视距内传播的电磁波,可以进行远距离通信。对流层散射通信利用对流层对超短波或微波的反射来实现超视距通信。军用对流层散射通信有固定和移动两种。流星余迹通信是利用大气中高速运动产生的短电离痕迹对无线电波的反射或散射进行远距离瞬时通信。流星余迹通信传输受核爆炸和太阳耀斑影响较小,无线电波反射指向性强、隐蔽性好,信号不易被截获,适用于远距离、小容量军事通信。第一条对流层散射通信线路于1955年在美国建立,全长2600公里。中国在20世纪50年代中期开始研究,并在60年代初开发了对流层散射通信设备。在军事通信中,散射通信比短波无线电通信更稳定,可以在多个信道中传输。与微波、超短波中继通信相比,无需建设中间中转站或更少,不受高山、海峡、海港等自然障碍和被敌占区封锁的限制。因此,第二次世界大战后,许多国家都在大力研究和发展用于军事战略通信和战术通信的信息技术。
20世纪60年代以后,随着激光技术和微电子技术的发展,军用无线通信中出现了大气激光通信和红外通信。大气激光通信利用大气空间作为激光信号的传输介质,实现信息传输。发信时,发射的信号通过信息终端、光调制器和激光器转换成激光信号,然后激光信号通过光发射天线发射出去,通过大气空间传输给对方;在接收信件时,光接收天线接收激光信号并发送给光电探测器,并将其转换成电信号发送给信息终端,信息终端再将电信号转换成语音或图像等原始信息。大气激光通信的优点是通信容量大,无电磁干扰,保密性强,设备轻便。但通信距离近,可靠性差,需要更精密的设备,所以一般是军事通信中最辅助的通信手段,用于边防哨所、岛屿之间以及跨越河流、峡谷的近距离定点通信。红外通信是一种使用红外线传输信息的光学通信方法。红外线是在大气空间中可以直线传播,但人眼无法感知的电磁波。红外通信具有以下优点:红外线沿直线传播,方向性强,不易被敌人发现,保密性好,不受天线和其他电磁波的影响,抗干扰性能强,设备简单,成本低。主要缺点是受地形、天气、烟雾影响较大,只能在视距内使用,在军事上多用于战术通信。
卫星通信
第二次世界大战后,军事无线通信技术的最大成就是军事卫星通信技术的出现和发展。1945年,美国的克拉克提出了用卫星通信的设想。1946年,有人用雷达向月球发送微波信号,结果准确接收到了月球表面反射的回波,从理论上证明了利用卫星进行无线电通信的可行性。1957年,苏联第一颗人造地球卫星发射成功,为卫星通信技术的产生和发展铺平了道路。65438年至0958年,美国发射了世界上第一颗实验有源通信卫星。1960年,美国的皮尔斯等人首次实现了利用人造地球卫星Echo-I作为无线电反射器。Echo-I是一颗无源通信卫星,通过反射电波完成通信。由于入射波的能量没有得到补充,而是消耗在卫星到地球的距离上,所以地面接收到的信号非常微弱,只有经过放大才能实现有效的通信。经过两年的努力,1962利用Echo-I成功实现了北美与欧洲的通信,1962年,美国发射了第一颗有源通信卫星Telstar。有源通信卫星装有接收机和发射机,可以接收和发送信号。横跨大西洋的电视和电话传输是通过Telstar通信卫星实现的。
卫星通信技术一经产生就被用于军事目的。20世纪60年代初,美军委托伍德里奇公司研制并投入使用“国防通信卫星”,成为为美国国防部各部门提供通信线路、直接支持全球军事通信指挥的系统。从1971到1989年底,美国发射了16颗更先进的“国防通信卫星III”。同时,美国还研制了各军兵种使用的通信卫星。从1978到80年代末,美国发射了8颗由TRW公司研制的舰队通信卫星。该系统由美国海军管理,由大约800艘舰船、65,438+000艘潜艇、数百架空军飞机和一些地面终端使用。1976年,美国开始部署空军通信卫星系统,1979年投入使用,1981年开始全面工作。该系统与地面和机载终端相连,包括预警机、侦察机、战略轰炸机和洲际导弹。90年代后,美国还研制并发射了新一代军事通信卫星——战略战术与中继卫星(MILSTAR),具有很强的抗核加固和抗干扰能力,能保证与战争条件下的通信畅通。除美国外,其他国家和国际军事组织也大力发展军事卫星通信技术。北约在20世纪70年代初发射了三颗北约通信卫星。法国分别于1984年和1985年将Telecom -1A和Telecom -2B发射到地球同步轨道。英国分别在1969、1970、1988发射了“天网-1”、“天网-2”、“天网-4”军用通信卫星。苏军在1965年发射了74颗“闪电-1”和军用通信卫星,70年代后又发射了近50颗改进型“闪电-2”和“闪电-3”卫星。中国在60年代发射“东方红”地球卫星后,也发展了军用卫星通信。利用人造地球卫星进行军事通信,具有通信距离远、传输容量大、可靠性高、灵活性强、成本低等优点,已成为当代军事通信的理想形式。
第二次世界大战后,在军事无线电通信技术中,自动转移移动通信技术也得到了发展。移动通信是指双方或一方在运动状态下的通信,移动台通过固定通信台进行传递。用于移动通信的主要设备是各种便携式、车载、船载超短波电台和短波电台。移动电话还可以通过地面无线电设备与有线电话交换中心连接,与短距离或长距离有线电话进行通信。人们早就想拥有一个可以“自由交谈”的便携工具。20世纪30年代,出现了一种小巧轻便的电子管步行机,使用单工无线电话。虽然后来发展了对讲机技术,但由于其发射功率低、传输距离短、模式单一,使用起来并不方便。20世纪60年代以后,随着微电子和程控交换技术的发展,小型无线电台可以传输大功率信号,固定通信站可以通过程控交换机转接给覆盖区域内的任何用户。因此移动通信技术发展迅速。移动通信灵活、方便、快捷,便于部队在机动过程中及时实施作战指挥,使陆海空三军各部队在复杂情况下密切配合、协同作战,为保障现代条件下的作战发挥了重要作用。
技术发展
军用野战电台作为军事通信中一种独特的通信设备,在第二次世界大战后得到了迅速发展。50年代,军用野战电台单边带技术得到了广泛应用和发展。所谓单边带通信是发送和接收调幅信号的两个边带之一的无线电通信。单边带电台发射语音信号时,将语音信号和频率合成器产生的稳定性高的低载频信号加载到发射机的高频信号上,在调制器的作用下,产生两个载频,然后通过滤波器滤除一个边带,只将另一个边带的信号加载到较高的工作频率上,放大后送到天线发射。接收器将天线接收到的RF单边带信号移回较低频率,放大后发送至单边带解调器。低载波频率信号被添加到解调器以恢复原始语音信号。单边带技术是1915年发明的,1923年进行了跨大西洋通信实验,1933后被大多数远洋通信采用。从65438年到0954年,单边带电台在军事无线电通信系统中迅速发展,取代了普通的调幅电台。50年代,大多数国家,尤其是发达国家,普遍使用单边带战术电台。美军使用的单边带电台既有台式的,也有车载的,可以发射16,双向电话和1传真,功率为10 kW。
60年代以后,随着半导体技术的出现和发展,军用野战电台用晶体管代替电子管,70年代以后,大量采用集成电路和大规模集成电路。军用野战电台正朝着晶体管小型化方向发展,进一步减小体积和重量,提高通信容量和可靠性。50年代美军营连装备电子管AN/PRC-1电台,60年代初除末级外装备晶体管AN/PRC-25电台,60年代末装备晶体管AN/PRC-77电台,70年代装备微型模块AN/PRC-99电台。升级后电台频道数量不断增加,频道间隔进一步缩短,通信距离延长,重量减轻,集成度提高。80年代初,美军研制的产品集成度达到20% ~ 40%,80年代末达到90%以上。发射功率约为20kW,重量约为4kg,可靠性比同类电台高65,438+00倍。
六七十年代的军用野战电台在使用晶体管、集成电路和大规模集成电路的同时,实现了多频段、多类型、多用途,以方便诸兵种协同作战,减少飞机种类,实现一机多用。20世纪80年代以来,各国军用野战电台的发展有两大趋势。一种是从模拟系统过渡到模数兼容和全数字化,采用数字计算和数字处理技术。将数字技术引入通信设备是80年代军事通信技术的新趋势。传统的模拟电路逐渐被性能良好的数字电路所取代,大量的数字器件(数字混频器、数字频率合成器、数字滤波器、数控振荡器等。)用于军事通信设备。一些发达国家已经逐渐在野战无线电中采用微处理器。它由一个或几个大规模集成电路组成,包括技术逻辑部件、指令处理部件和控制存储或操作的控制器,具有操作和控制的功能。在数字处理技术和微机技术发展的基础上,野战电台的保密技术也得到了发展,特别是采用了信号压缩技术和数字加密技术,大大降低了无线通信信号被截获和解码的概率。信号压缩技术发送的信号极短,很难被截获,即使截获也很难破译。而数字安全技术可以使密钥数量非常大,难以破译。二是采用跳频技术等抗干扰技术。跳频技术是发射和接收双发射台的工作频率,按照预定的顺序在一定的频率范围内进行同步快速跳跃。早期的无线电运营商使用时间表来使用工作频率,而跳频系列使用代码序列来决定在某个时间应该使用什么频率。工作频率每秒可以跳变十次、上百次甚至更多次,频率范围可以宽到几十兆赫。这种方式传输的信号不易被敌方干扰,是军事通信中主要的抗干扰措施。德国在1981开发了CHX200移动和固定短波跳频电台系统,在1983开发了SEM172甚高频跳频电台;1982年,美国研制出背负式AN/PRC-117中频跳频电台。瑞典在1985年研制出VHF跳频电台;80年代,英国还研制了150系列高频跳频电台,该国和比利时等多国军队都装备了这种电台。这些跳频电台大多由微机控制,能自动搜台,自动变频,抗干扰性和保密性极好。