红色帝国“地平线-北方”对流层散射通信链路系统传奇

楔子——无线电我们生活在信息时代。严格的说，这是一个由网络、计算机和通信系统所支撑的社会，你和你手上现在拿着的一个叫“手机“的玩意儿，连同你现在正拨拉着的叫”鼠标”的东东，你就成了这个社会的一分子。我们很幸运。传说中，最早的“通信基本靠吼”后来的社会算是发达了些，有了驿站。驿站是古代供传递宫府文书和军事情报的人或来往官员途中食宿，换马的场所。我国是世界上最早建立组织传递信息的国家之一，邮驿历史长达3000多年.。有了驿站：通信基本靠走。所以当我们从“通信基本靠吼”一直跨越到手机这样的时代，你是不是特自豪？但是你有没有想过，这个时代是怎么来的。１００多年前，有这样一群人，他们为我们开创了这样的时代。这些人包括了：麦克斯韦、赫兹、马可尼，特斯拉，以及波波夫。请记住这些名字。他们，以及他们绝顶的成就，造就了“无线电”，也奠定了我们这个信息时代的基础。麦克斯韦最早在他递交给英国皇家学会的论文《电磁场的动力理论》中阐明了电磁波传播的理论基础。他的这些工作完成于1861年至1865年之间。詹姆斯·克拉克·麦克斯韦海因里希·鲁道夫·赫兹（HeinrichRudolfHertz）在1886年至1888年间首先通过试验验证了麦克斯韦尔的理论。他证明了无线电辐射具有波的所有特性，并发现电磁场方程可以用偏微分方程表达，通常称为波动方程。海因里希·鲁道夫·赫兹但是关于实用无线电的发明还有争议。1893年，尼古拉·特斯拉在美国密苏里州圣路易斯首次公开展示了无线电通信。在为“费城富兰克林学院”以及全国电灯协会做的报告中，他描述并演示了无线电通信的基本原理。他所制作的仪器包含电子管发明之前无线电系统的所有基本要素。尼古拉·特斯拉而英国人古列尔莫·马可尼拥有通常被认为是世界上第一个无线电技术的专利，英国专利12039号，“电脉冲及信号传输技术的改进以及所需设备”。古列尔莫·马可尼尼古拉·特斯拉1897年在美国获得了无线电技术的专利。然而，美国专利局于1904年将其专利权撤销，转而授予马可尼发明无线电的专利。这一举动可能是受到马可尼在美国的经济后盾人物，包括汤玛斯·爱迪生，安德鲁·卡耐基影响的结果。1909年，马可尼和卡尔·费迪南德·布劳恩（KarlFerdinandBraun）由于“发明无线电报的贡献”获得诺贝尔物理学奖。但是1943年，就在特斯拉去世后不久，美国最高法院重新认定特斯拉的专利有效。这一决定承认他的发明在马可尼的专利之前就已完成（有些人认为作出这一决定明显是出于经济原因。这样二战中的美国政府就可以避免付给马可尼的公司专利使用费）。这些只是西方人之间的争斗，那边还惹恼了苏联人。因为苏联人认定这是出于意识形态和种族歧视，一个巴掌就打回去：无线电是俄国人发明的！！亚历山大·斯塔帕诺维奇·波波夫（АлександрСтепановичПопов，1859年3月16日–1906年1月13日），俄国伟大的物理学家和电气工程师，是研究电磁波的先驱。亚历山大·斯塔帕诺维奇·波波夫俄罗斯的波波夫于1894年发明了第一架无线电接收器，一个金属检波器，1895年改进成接收闪电发出的电磁波装置，同年5月7日他在俄罗斯物理和化学学会演示了他的接收装置，这一天后来被俄罗斯定为“无线电日”庆祝。7月将这个装置安装在圣彼得堡林学院的气象站中，几个月后发表了一篇论文说明这种装置可以接收人工震荡源的信号。1896年3月在彼得堡物理学年会时，在彼得堡大学的两座建筑物之间进行了发送和接收电磁波信号的实验，这比意大利物理学家马可尼于1896年6月取得专利的装置要早。1898年他和俄国海军一起进行了10千米距离的海岸和军舰之间的通信实验，1899年实现了50千米通信。但由于马可尼先取得了专利，国际上一般认为是马可尼发明的无线电通信，可是俄罗斯人一致尊波波夫为无线电发明人。尽管俄国人在一旁骂骂咧咧，唠唠叨叨，可这是个文明法制的时代，一切都要证据：你说你俩有事实了，证据拿来，带精液的裤衩，ＤＮＡ鉴定都行！你说你发明了，证据拿来！否则的话，套用至尊宝的话说就是：姑娘，熟归熟，你这样乱讲话，我一样可以告你毁谤！无论如何争辩，一个公认的事实是：无线电改变了这个社会，也改变了我们！我们的传奇就要从无线电开始了！无线电在２０世纪的产业革命和战乱中成长起来。随着通信距离的扩大，当无线电需要进行视距之外的传输时候，问题出来了。因为这个原因很简单：我们生活的地球是圆的，而无线电波是直线的，我们在地面发射的电波如果直线走，走着走着就会被地球遮住。。。于是人们想出了各种办法：增高天线，在高山上建发射－接收装置，“站的高，看的远”。但不是所有地方都有山，而且大多数高山都是人迹罕至。那时人们也幻想着在太空放卫星，这是个好主意，可直到今日，卫星通信的成本那是相当的高。。。人们把目光伸向了辽阔的天空。对流层散射通信就这样诞生。对流层是大气层的一个区域，其顶部位于地面上空十多公里处，并在不同的纬度地区有所不同。在中纬度地区约为10～12km，而低（高）纬度地区较高（低）些。在对流层中存在着大量随机运动的不均匀介质-空气涡流、云团等，它们的温度、湿度和压强等与周围空气不同，因此对电波的折射率也不同。地球大气层，下面的就是对流层当无线电波照射到这些不均匀的湍流团时，就在每一个不均匀体上感应电流，成为二次辐射体，从而向各个方向发出该频率的二次辐射波，这就是散射现象。对流层散射通信就是利用这种现象而实现的超视距无线电通信。由于对流层散射现象在200～8000兆赫频段比较显著，所以对流层散射通信主要工作在这个频段内。散射通信原理从上面的说明我们可以看出，对流层散射通信系统的接收天线接收到的信号，是收/发天线波束相交部分散射体内介质的前向散射信号之和。对流层散射通信也是一种超视距通信，其单跳通信与传输速率、发射功率及天线口径有关，跨距可达几百至上千公里。对流层接力散射通信抛开了纯理论的追求后（毕竟我们都是业余的，对散射通信技术如果知道的太多就偏离了我们的主题了），我们来看看对流层散射通信的优点：1)抗核爆炸能力强：该特点是散射通信独具的，在现代战争核爆炸环境中，散射通信不但不受影响，反而通信质量会更好（因为散射通信要的就是电离后的湍流团！质量稳定，我靠！）只要散射通信设备不炸毁，通信业务就不会中断。所以用散射通信在现代战争中实施通信指挥能满足现代战争的需求。2)通信保密好：散射通信采用方向性很强的抛物面天线，空间电波不易被截获，也不易被干扰；采用数字信号加密时，即使能截获也不易破密，这两点在战时是十分重要的。3)通信容量大：对流层散射通信的通信容量比视距微波通信小，但比卫星通信和短波大。（最先进的散射通信的传信率最高达8Mb/s。）4)通信距离较远：单跳通信距离比卫星通信小，比视距微波通信的要大，固定站对流层散射通信设备采用大口径抛物面天线及大功率的放大器，通信距离（单跳）可达几百公里。5)机动性好：对于高山、峡谷地、中小山区、从林、沙漠、沼泽地、岸-岛等中间不适宜建微波接力站地段，可使用移动散射通信设备进行通信，设备的架设和撤收都很快，可快速的将设备移动到指定位置。正因为对流层散射通信的优点，使得军事强国们一直都高度重视这一技术的研发，当二战硝烟散去，冷战的铁幕拉开，一场好戏上演了，我们头顶的这片晴空，遍布了无形的驿站!（未完，待续）来历对流层散射传播现象在20世纪30年代被发现。第二次世界大战期间，雷达技术的发展，大功率发射机、大天线和高灵敏度接收机的应用，人们较多、较经常地观察到这种现象。战后，人们出于迫在眉睫的需要，对对流层散射发生了兴趣。当然你可能会问，为什么不用卫星通信或光纤通信？别忘了，对流层散射通信技术主要发展在50年代后的冷战时代，那个时候，卫星刚刚上天，做通信平台还是实验室里的事情，至于光纤？查查历史就知道，高琨正在美国读书，1966年才发表划时代意义的论文，50-60年代初基本上光纤通信还是液体（某种携带遗传基因的人体分泌物，此处引申为未诞生，省略用语，但切勿模仿或骂人，后果自负！）呢！所以，利用散射接力原理进行长距离远程信息传输的重任就落在了对流层的肩上。虽然有关无线电发明权的争论喋喋不休，但双方暗中的较劲时刻进行着。1954年2月15日，美国总统艾森豪威尔签署命令开始建设著名的“露线-DEWLINE”，也就是北美防空圈预警体系后，北约盟国开始陆续建设自美国太平洋上的阿留申群岛直到土耳其东部的超级对流层散射通信链路网络，而苏联和华约也开始针锋相对地进入对着干的状态，于是人类技术史上的一个壮举开始了！！美国阿拉斯加的对流层散射通信链路系统:白色爱丽斯通信网,从阿拉斯加延伸到太平洋的阿留申群岛白色爱丽丝散射-微波接力通信网接着就是著名的北美露线,从阿拉斯加沿着北冰洋海岸经过加拿大北部直到格陵兰岛，这个系统包括了预警雷达站和接力通信站。下面就是“北大西洋无线电系统”NARS，从格陵兰岛接过接力棒，沿着冰岛、法罗群岛直到英国北部苏格兰，在大西洋上空完成了接力。北大西洋无线电系统最后，在欧洲，对流层散射通信链路成为代号“ACEHIGH”的对流层散射通信网，从挪威北部开始，在英国与NARS连接，经过中部欧洲一直到土耳其东部，完成了这个超级大链路。北约对流层散射通信系统当然，我们的主角也该上场了，这个时候少不了红色帝国的身影！苏联同样也高度重视对流层散射通信技术的建设，60年代，苏联在遥远的西伯利亚和北冰洋沿岸，也建设了一个巨大的对流层散射通信链路网络，这就是红色帝国著名的TRRL“北方”系统（又名“地平线”系统）！在我们国土的北方，越过蒙古高原，就是一大片辽阔的土地。一片被称为西伯利亚的地方。西伯利亚——更象是一个形象的区域范围而不是一个地理名词。整个乌拉尔山以东，整个亚洲大陆的北部，很多人，特别是外国人，通常叫做西伯利亚。那些从来没有到过这里的人，对于这一广阔的区域——城市、森林、海洋、江河、湖泊和沼泽，有一种成见，总是把它和雪域、严寒、空旷、野蛮联系起来。西伯利亚地域辽阔，依照自然条件，可分为3个主要的地区：西部为西西伯利亚平原，介于乌拉尔山脉和叶尼塞河之间，地势低平，沼泽宽广，平均海拔120米，主要河流有鄂毕河和叶尼塞河；中部为中西伯利亚高原，西起叶尼塞河西北角的普托拉纳山，东达勒拿河流域，平均海拔300～500米，高原面破碎；南部和东北部山地，包括切尔斯基山脉、上扬斯克山脉、贝加尔诸山、东西萨彦岭、阿尔泰山（西北段）等。西伯利亚地处中高纬度，大陆性气候显著，自西向东逐渐增强，冬季寒冷漫长，夏季温和短暂。年均气温低于0℃。东北部雅库特地区的绝对低温是－70℃。降水时空差异明显，北冰洋沿岸年降水量100～250毫米，针叶林地带500～600毫米，阿尔泰山地达1000～2000毫米。植被有苔原、森林沼泽、泰加针叶林、森林草原和无树草原等。这里地处中高纬度，气候寒冷，北半球的两大“寒极”（上扬斯克和奥伊米亚康）均位于此。大陆性气候显著，自西向东逐渐增强，冬季寒冷漫长，夏季温和短暂。年均气温低于0℃。这是一片富饶而尚未充分开发的土地。三个世纪前俄罗斯科学家——教育家米哈伊尔·罗蒙诺索夫曾经预言道：“西伯利亚将会促进俄罗斯的强大”。这里蕴含着丰富的天然气、石油、黄金、金刚石、木材、皮毛、野生动物、鱼类和清洁的淡水。西伯利亚地区的金属矿和非金属矿十分丰富，这里几乎拥有世界上已经发现的一切矿物资源。铁、铜、铝、锡、镍、铅、锌、镁、钛等有色金属矿，金、银等贵金属矿，钨、钼、钾等稀有金属矿，云母、石棉、萤石、石墨、滑石等非金属矿，以及盐、磷灰石、磷钙石等天然化学原料矿产资源的储量都十分可观。其中，铁、铜、铝、锡的储量尤为丰富。在原苏联的石油潜在资源中，约有一半集中在西伯利亚，而秋明油田的远景储量可达400亿吨，能开采的就有60亿吨。原苏联的天然气储量为910万亿立方英尺，居世界首位，而以秋明地区为主的西西伯利亚油气田，已发现的油田和气田就达200多个，是世界上仅次于波斯湾的第二大油气田。仅秋明一个州的油气资源就已超过美国的全部储量。煤炭是原苏联主要燃料动力之一，共93%的煤炭资源在乌拉尔以东的西伯利亚地区，据推算，