四、电磁频谱监测
电磁频谱,是指按电磁波波长(或频率)连续排列的电磁波族。在军事上,电磁频谱既是传递信息的一种载体,又是侦察敌情的重要手段,因此成为交战双方争夺的制高点之一。电磁频谱管控是无线电通信的基础,是电子系统发挥最大效能的关键,是信息畅通的重要保证。当今世界,是信息大爆炸的时代,电磁频谱管控则是信息高速公路上的“交通警察”,随着频谱在各个领域的广泛应用,频谱的管控已越来越引起各国的高度重视。它正在从传统的保障“配角”,变成现代信息化作战的“主角”,并已从战争舞台的后台大步走向前台。这里主要介绍无线电测向。
(一)无线电测向的概念
无线电测向是人们根据无线电波在均匀介质(如空气)中沿直线传播的特点,利用特制无线电接收设备(测向机或测向仪)测定远方隐蔽电台(无线电发射机或信号源)的方向、距离、坐标和具体位置的一项先进的科学技术,也是现代物理学的一个专业学科。地面无线电测向、雷达探测、卫星定位都属于无线电测向的技术领域。无线电测向也是现代信息战的重要组成部分。20世纪初,无线电测向开始应用于航海。大海中的轮船根据收测到的无线电波确定轮船自身在大海中精确的位置,决定正确的航线和SOS紧急救援。从古代的冷兵器战争到后来的火兵器战争,发展到现代的立体化战争,无线电测向被成功应用于现代的军事信息战。许多国家的军队中都设有专门的无线电测向部队。
(二)无线电测向的基本原理
无线电测向机或无线电测向仪基本由测向天线、无线电信号放大器和指示器三部分组成。我国80米波段无线电测向机采用了两种天线,一种是磁性天线(图6-28,图6-29),另一种是直立拉杆天线见(图6-30a、b、c、d)。

图6-28 磁性天线外形

图6-29 磁性天线结构示意

图6-30 直立天线及方向图
磁性天线具有很强大的聚集磁力线的物理能力,通过绕在磁棒上的线圈感应出电信号,经过放大器和耳机听到电台发射来的电波声音信号。但是磁性天线对来自不同方向的电磁波,其感应电势的变化却非常大。当磁性天线水平放置,磁性天线的垂直正面或负面对着电台时接收能力最强(图6-31),测向机发出的声音最响,即收到信号的正值幅度和负值幅度是相同的,叫作两个大音面,但是相位则相反。当磁性天线的轴线两端对准电台时,耳机声音最小,甚至完全没有声音,叫作哑点。由于测向时哑点的指向精度很高,我们通常采用哑点的指向判定方向线,这就是哑点测向。利用磁性天线可以确定电台所在的直线,可见磁性天线转动一周得到了一个“8字形方向图(图6-32),但是不能确定电台在直线的那一边。这叫作测“双向”,说明磁性天线具有双值性(两个大音面和两个哑点)。仅有双值性的接收机是不能用来测向的。

图6-31 磁性天线与电波传播方向的关系 图6-32磁性天线方向图
直立天线则完全没有方向性,当使用与地面垂直的直立天线做接收天线时,无论如何转动天线,它从四面八方接收无线电信号的能力都是一样的。因此,单独使用直立天线也是不能测定接收方向的。
当磁性天线和直立天线组成复合天线,并且磁性天线的最大方向感应电势为正值1时,直立天线感应电势也为1时,将两天线方向图叠加可以得到一个复合天线合成电势,获得一个心脏型方向图(图6-33)。

图6-33 复合天线心脏形方向图
这时磁性天线一边的“两”电势极性相同,振幅则为两电势之和,理论上音量是原来的2倍。而磁性天线另一面的电势是负值,与直立天线的电势极性相反,两个电势相互抵消,理论上音量输出为0。结论是磁性天线转动一周只有一个方向信号最强,克服了磁性天线的双值性,获得了单值性的单方向性能。我们把信号强的这个面叫作单向大音面,简称大音面。应用大音面就可以确定出电台在直线那一边了,这叫作定边。不过在测向中,大音面角度范围很宽,方向指示不明显,只作为单向识别用。因此确定电台的单向后,必须去掉直立天线电势(松开单向开关按钮),再用磁性天线的哑点来测定隐蔽电台的方向线。
无线电波在空间传播的能量是有限的,传播距离越远扩散面积越大、损耗也越大,信号强度也越弱。无线电测向机对于电磁波的接收能力同样有局限性。距离电台越近收到的无线电信号越强,离电台越远接收到的无线电信号越弱。距离与反映在测向机耳机中的声音大小有很重要的关系。
学习和掌握无线电测向原理不但可以测出准确的电台方向线,还可以判断电台的远近距离和具体坐标位置,完成无线电测向的考核任务。
(三)80米波段无线电测向设备的操作和使用方法
无线电测向是一项技术性较强的活动,对器材的熟练操作在训练和考核中具有至关重要的地位。我们对80米波段无线电测向中的主要设备和器材的性能参数及操作使用技术进行重点讲解。
1.80米波段无线电测向机
用于军事体育比赛中的80米波段无线电测向机品种主要有简易直放式PJ-80和改进型的PJ80-A;超外差式长方块型的RF80-E和立式的RF80-C、RF80-G,手枪型的RF80-F和频率合成数字显示的RF80-H等。但目前具有代表性、适合军训的机型是RF80-C,该机体积很小,重量不足200克。RF80-H测向仪性能最好,但是价格昂贵。
2.RF80-C型80米波段无线电测向机
RF80-C经国内和美国、俄罗斯、德国、保加利亚、蒙古等无线电测向技术发达国家和国内外大型比赛测试应用,无论在灵敏度、方向性、选择性、单向大音面、增益控制、坚固抗摔、音质、外观、手感、体积重量等各方面指标都超过了老牌的环形天线测向机,性能卓著。得到了多方面的肯定和赞扬。
RF80-C型测向机主要技术指标:
①频率范围:不窄于3.500—3.600MHz,天线回路和高放级采用双调谐回路进行参差调谐,高放增益均匀;频率范围内无辐射。
②灵敏度:不劣于1μV;可收测距离:使用TX80-D短距离信号源,收测距离不小于4公里;标准距离大于6公里;频段内无辐射;有衰减开关,动态范围非常宽广。
③信噪比:>3。
④中频频率:455KHz。
⑤方向性:磁性天线为5×12×100mm扁形磁棒,线圈为双段对称绕制,采用大面积内屏蔽层和紧贴型外屏蔽,指向精确度高;直立天线为直径6mm,6节,长51cm的不锈钢拉杆天线;距离信号源天线0.3m,能明显、准确分辨双向,单向可听辨距离小于2米。
⑥电压:7.4V,使用2节14500型3.7V可充锂电池,一次充电可连续工作大于10小时;可反复拆卸充电,能量大、节能环保。
⑦整机耗电:静态≤20mA,动态≥65mA。
⑧输出功率:负载阻抗为8Ω,最大输出功率≥150mW,音质清晰、优美宏亮。(https://www.daowen.com)
RF80-C型测向机使用方法和注意事项:
①本机电池仓在测向机的下部,打开后盖装上2节14500型3.7V可充锂电池。严禁使用其他类型的电池,以确保测向机的正常工作。
②打开电源开关红色指示灯亮,测向机即可正常工作。由于3.5MHz无线电测向信号源发射的是垂直极化波,手持测向机时,必须使测向机的直立天线与地面保持垂直,同时磁性天线与地面保持水平,才能测出准确的方向线。
③RF80-C型测向机的侧面板上有两个旋钮,上边的是频率旋钮,用于收测隐蔽电台信号。下面的是音量旋钮,用于调节音量大小和控制测向机的增益。
④本机的单双向开关设在测向机的右侧面上方。测单向时按下红色按钮开关即可;测双向时则必须松开红色按钮。
⑤本机衰减开关为二挡,设在测向机左侧面上方,由食指操作。开关置于下边“远”位置时,测向机灵敏度最高;开关打向上边“近”位置时,衰减很重,在近台区使用。学员可根据感知和需要,合理操作衰减开关和音量旋钮的位置,用来大致判断测向机与隐蔽电台之间的距离。
⑥本机型灵敏度、动态范围非常强大,经测定,在近台区最高声响可达119分贝。请务必以适当音量进行测向,以免损伤听觉。
3.80米波段无线电测向信号源(隐蔽电台)
80米波段无线电测向信号源有短距离、快速测向和标准距离三种型号,学生军训采用单频道TX80-D和全11频道的TX80-B型连续发信信号源。
全频道80米波段信号源TX80-B:
TX80-B有11个电台频道和相应呼号。内置3块锂电池,面板上设有充电插座,功能齐全、工作可靠、操作简便。该机附有照明电路,有利于在夜间和光线暗弱的环境下,保证将机器调谐在最佳工作状态。信号源附件配有3米软天线和全自动充电器,性能优良,使用方便,符合学生军训考核的要求。
主要技术指标:
①发射频率:3.500MHz—3.600MHz之间共11个频道由晶体确定。可以连续拍发相应11种单台呼号。频道和相应的呼号可以由面板上的组合台号开关预先设定。
②频率稳定度:优于10—7。
③输出功率:0.5—1W。
④工作方式:自动连续拍发A1A等幅电报。
⑤电源:内置3节大容量3.7V锂电池,标称电压12V,保护电压11.1V。
使用方法:
本机使用应首先按规则要求架设好天线,并将天线插头与信号源插座牢固连接。使用前务必充足电能,充电器为全自动型,红灯亮时表示电已充满。充足电后,信号源可连续工作12小时以上。
台号设置:
①将表头下边的开关扳向右侧M位,两个台号开关都拨至M位,发信标台信号。
②将表头下边的开关扳向左侧,并将右边的台号开关拨至M位,由左侧拨动开关选择1—5号台。
③将表头下边的开关扳向左侧,并将左边的台号开关拨至M位,由右侧拨动开关选择6—0号台。
按下电源开关按钮和调谐按钮,旋转“调谐”旋钮,使“调谐指示”的表头指针指示在相对最大处,然后将调谐按钮按起,信号源调谐完毕,即可进入正常自动发报工作状态。
注意事项:
天线电路处于谐振状态(调谐指示最大处),对于保证输出功率,减小电池耗电是非常重要的。因此要特别注意以下几点:
①开机后应尽快调谐,减少信号源在失谐状态下工作的时间。严禁用失谐方法减小发射功率。
②调谐时人体请不要接触机壳、天线、面板等部位,若人手离开机器时调谐指示变小,需要重新调谐,确保天线处于谐振状态。
③信号源应在实际隐蔽工作状态下调谐,当信号源位置变动或天线移动时应重新调谐。
④调谐指示仅表示相对发射信号值的大小,不表示输出功率。
⑤开设电台时要先架设好天线,牢固插接好天线插口方可打开电源开关;撤收电台时要先关闭电源再撤收天线。
思考题:
1.简述中国人民解放军三大条令的主要内容。
2.熟练掌握单兵战术的基础动作。
3.掌握在不同地形中行军拉练的基本要领。