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  • 1 # 裝備空間

    既然你問的是潛艇水下雙向通訊,那麼有關超低頻、甚低頻一類的戰略通訊方式就不用說了,因為戰略通訊只能透過陸上基站發出的VLF或ELF訊號,對潛艇進行單向通訊。戰略通訊距離一般不超過8000公里,潛艇可以在水下40-70米深度(技術好些的能在100米左右深度)透過拖曳浮標天線接收資訊。這樣子我們就省卻了講解戰略通訊的內容,直接跳入潛艇戰術通訊範疇。

    ▲潛艇戰略與戰術通訊示意圖

    一、潛艇戰術通訊之“聲吶通訊”(雙向通訊、技術成熟、缺點明顯)

    聲吶作為潛艇上最為重要的感測器,大家可能以前只是瞭解其在導航、測距、避撞、測繪海底地貌等方面的應用,其實這些都是聲吶探測功能的使用。但是,聲吶很早就作為潛對潛、潛對艦之間的聲波水下通訊手段,可能並不為大眾所熟知。下面我們就以一個例子來說明“聲吶通訊”的特點:

    ▲美軍水面艦艇綜合聲吶系統示意圖

    看見上圖裡的AN/WQC-2型聲吶元件了麼?這款聲吶當時裝備了美軍絕大多數的水面艦船和潛艇,這就是潛艇和潛艇之間(潛潛)、潛艇和艦船之間(潛艦)進行雙向水聲通訊的關鍵裝置“通訊聲吶”。美國海狼級攻擊核潛艇上的AN/BQQ-5型綜合聲吶系統內,也集成了AN-WQC-2系統。

    ▲AN/WQC-2通訊聲吶技術引數

    利用聲吶進行水聲通訊,依賴的是聲波傳輸特性和聲能轉換技術。首先,聲類似於一種機械振動波,其在海水中的衰減只有電磁波的千分之一,在200Hz頻率下聲波能在水中傳播數百公里,20000Hz頻率下其水中衰減速率也只有大約不到3db/km,所以聲波通訊具備良好的水下傳播特性;其次,水聲通訊的原理就是電訊號和聲訊號的能量轉換,工作時現將需要傳輸的文字、聲音、影象等資訊在系統裡轉換成電訊號,透過編碼器進行數字化“加工”,在依靠水聲換能器(聲吶系統本身部件之一)轉換成聲訊號,透過發射機以聲波的形式發出。

    聲波訊號透過海水作為介質傳遞到目標艦艇位置,目標艦艇透過艇上通訊聲吶中的“接收機”接收攜帶通訊內容的聲訊號,換能器在把聲訊號轉化為電訊號並傳遞給解碼器,解碼器可以將電訊號解碼還原成文字、聲音或者影象資訊,這樣就完成了聲吶通訊,潛潛間和潛艦間反向的通訊也遵照上述過程。透過上文,我們可以看出來,聲吶通訊的本質類似於艦艇主動聲吶工作的過程,只不過資訊發出艇的艇艏陣通訊元件充當了主動聲吶,主動向外發出水聲訊號而已。這樣做雖然可以保障水下中遠距離雙向通訊的可靠性,但是容易暴露目標,使潛艇位置被敵方偵測到,這也和潛艇主動聲吶一般不開機一個道理。

    ▲Model 5400-1 UWT水下通訊電話示意

    當然,各位透過上文的講述大致瞭解了水聲通訊的基本情況,想必各位還想知道潛艇到底能不能“打水下電話”。答案顯然是肯定的,我們知道資訊接受單位的解碼器將訊號最終還原成文字、影象、聲音資訊後,文字和影象訊號能夠透過裝置顯示到接收艦艇的顯示屏上。如果你是想用直接通話進行聯絡,還需要類似上圖這樣的水下電話裝置UWT(Underwater Telephone),其聲訊號傳遞方式仍然是上文所述,只是這個裝置可以讓兩艘潛艇間或者水面戰艦和潛艇間直接通話,具體實現方式就不在這裡細說了,下面說說水聲通訊的傳輸速度,各位肯定都經常用無線網語音通話,方式與之類似(傳遞介質不同),無線語音通話質量的好壞與“網速”息息相關:

    ▲水下電話使用示意

    現代潛艇利用通訊聲吶進行水聲通訊時,其通訊速率與距離的關係一般能達到40km·kbps,也就是說當兩艘潛艇距離40公里時(或者艇艦之間),其通訊速率為1kbps(每秒1千位元組)。這速度當然比不上咱們現在的光纖寬頻,但是對於軍用通訊,尤其是水下通訊來說是夠用了,畢竟不能讓你隨便“煲電話粥”不是?並且這東西隨著水聲技術的進步,通訊距離和速度肯定也會越來越強。

    ▲水聲通訊基本框架示意

    潛艇其他水下雙向通訊方式

    不知不覺,已經又“長篇大論”的一堆,限於本人知識有限,疏漏之處請各位熱情指正;其實很多東西和原理本來想寫細一點,但是似乎不太合適網文閱讀,不明白的地方咱們可以透過評論交流。至於其他方式寫出來就太長了,下面放個表格自己看吧:

    上表後面三種方式,都能實現雙向通訊,也都有各自的優勢和弊端,有機會我專門寫文章將清楚。

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