美國導彈試驗場的電磁管理

駱嘉

美國導彈試驗靶場用頻設備

為了發展導彈武器，開展導彈試驗，美國建設了大量的導彈試驗靶場，例如白沙導彈靶場、空軍東靶場、空軍西靶場、夸賈林導彈靶場及巡航導彈靶場等。這些靶場內都裝備了大量靶場測控、通信等用頻設備。美國對這些用頻設備的電磁頻譜管理日趨嚴格，這在為導彈穿上鐵布衫的同時，也使靶場得到了安全保護。

外測設備無線電外測設備是各國靶場的主要測量設備，其用頻頻繁集中。例如，白沙導彈靶場有測角、測速、引導雷達20多部，空軍東靶場也有各種雷達30余部。這些無線電外測設備主要使用S、VHF、C、X頻段。美國最大的導彈防御試驗靶場夸賈林靶場主要用于導彈攔截試驗，因此其使用頻段跨度較大。例如，其裝備的主要再入測量設備有：L、S雙頻段Tradex雷達，VHF、UHF雙頻段Altair雷達，C、K雙頻段Alcor雷達。這些雙頻段遠程多目標高分辨率精密測量雷達，覆蓋了從甚高頻到毫米波的整個無線電頻段。兩臺濺落探測雷達則使用X頻段。

遙測設備 遙測設備用于對導彈彈道和載荷內部狀態的測量，主要是信息傳輸，因此用頻段并不太高。例如，白沙導彈靶場遙測系統主要工作在L和S頻段，固定站使用7.3米拋物面單通道單脈沖天線，機動型使用2.4米拋物面偽單脈沖天線。空軍東靶場遙測系統大都工作于S頻段，除梅里特島中心遙測站和4個靶場站外，南非比勒陀利亞還有一個備用站，3艘測量船也配有完善的遙測系統。這些遙測站大都配備10-24米拋物面接收天線，必要時可由8架遙測飛機進行遙測接收與記錄，早期的L、P、UHF頻段遙測系統已淘汰。夸賈林場區布有8套遙測設備，主要工作于S頻段。

安控系統 安控系統主要用于緊急情況下發射自毀指令，主要工作在UHF頻段。例如，白沙導彈靶場利用機動型遙控站，以及90年代后安裝的交互式圖形顯示系統，通過雷達信息、S頻段干涉儀信息以及遙測參數進行安全判決，由特高頻遙控設備發出安控指令，配備了3臺固定式、3臺機動式遙控發射機。空軍東靶場安全系統部署在距發射點最近的測量區、大巴哈馬島、安提瓜島和“紅石”號測量船上，使用UHF單音編碼遙控發射機，在百慕大島和沃勒普斯島也配有遙控發射機。

通信系統 國外導彈通信大量使用微波、VHF、UHF無線設備及有線通信設備。例如，空軍東靶場通信系統以有線、海底電纜為主，輔以各種頻段的無線電通信系統，遠方島站和測量船則使用衛星通信線路。夸賈林靶場的通信主要依賴數字微波和海底電纜，與美國本土的通信則依賴衛星通信，以前的短波通信、散射通信已逐步淘汰。

美國導彈試驗靶場用頻特點

用頻設備繁多，占用頻域較寬 導彈試驗中絕大部分測量和測量數據的傳輸都要占用一定的無線電頻段，而美國作為全球導彈試驗最先進和頻繁的國家，參加測試的導彈型號繁多，項目繁雜，造成了其用頻設備繁多，占用頻域較寬的情況。例如，白沙導彈靶場是世界上測量設備最多的靶場，其無線電跟蹤測量設備、光學跟蹤測量設備和遙測設備齊全，另外還配有氣象支援、大地測量、頻率管理、飛行監視、靶機飛行控制等輔助設備和設施。夸賈林靶場也在不斷升級改進靶場設備，美空軍在80年代初將Ahair雷達改裝成多站址體制，提高測量頻率，使系統的目標定位精度達4米，測速精度達0.1米/秒，還增加了從另兩個方向觀測的目標特性測量，占用頻域進一步加寬。

試驗用頻時長，重點頻段突出 導彈靶場用頻時間較長。1993年7月，美國提出十多億美元的東靶場改造計劃。經第一階段改造后，兩次發射之間的間隔可縮短為一天稍多一點。第二階段改造完成后，只需90分鐘即可開始下一次發射的倒計時。此外，美軍導彈試驗靶場在試驗過程的不同階段也呈現出不同特點。例如，在試驗準備階段用頻主要是通信設備，頻段集中在短波和VHF：在發射階段各型測量雷達開機，頻率集中到L、S和C波段；而在飛行和彈頭再入階段，為獲得導彈、彈頭較為精確的姿態信息，用頻重點轉移到Ka和X波段，這一階段為傳送導彈和彈頭遙測信號，又會增加大量的UHF頻段的信號使用。

信號分布廣泛，空間變換快捷 由于導彈飛行距離遠，覆蓋空間大，因此用頻設備部署的范圍也較大。例如，空軍東靶場位于美國東南部佛羅里達半島的卡納維拉爾角，是美國規模最大，裝備最精良、最齊全的研制性試驗靶場，包括潛地導彈在內的美國大部分戰略導彈都曾在這里試驗。該靶場的行政部門集中在帕特里克空軍基地，這里集中了眾多通信指揮設備，而主要發射設施在卡納維拉爾角空軍站，向東南方向發射各種射程的導彈。沿航區有一系列海島，設置了9個大型測量站，加上測量船以及8架遙測飛機和1架末段輻射測量飛機，可以完全覆蓋洲際導彈的整個彈道。海上落區分布在伊留瑟臘島、大土克島、安提瓜島和阿森匈島的附近海面，均布有水聲定位系統，可精確測定彈頭的海上落點位置，遠程導彈試驗可一直延伸到印度洋。這些設備不但分布廣，而且在導彈飛行的數十分鐘內，彈道測量和遙測信號會在短時間內變換數千千米甚至上萬千米，這對地面和空中、太空中的電磁信號跟蹤與管理協調帶來了困難。

信號類型繁雜，調制模式多樣 導彈試驗中，無線電遙控、無線電外彈道測量、無線電遙測、各種無線通信等，不可避免地會出現多路徑干擾、共信道干擾和鄰道干擾等。例如，美國夸賈林靶場近百臺較大功率的用頻設備在建場初期，由于信號龐雜時常出現干擾，不得不通過管理制度進行電磁頻譜協調，降低了效率。該靶場目標雷達系統主要包括5種雷達，在使用頻段和調制方式上時有重疊和重復。美軍將雷達分成多個獨立的、耦合關聯低的功能模塊，通過明確定義的接口連接起來，以此增強了雷達系統的工作協調和頻率管理。

導彈試驗場電磁頻譜管理

建立技術標準，減少相互干擾 導彈發射系統是一個具有復雜電氣、電子結構和機械結構的混合系統，有著數以萬計的電子元器件和機械零部件。此外，包括導彈飛行測試中使用的各種測控雷達、無線電通信系統、遙測系統和外測安全系統等無線電類發送設備，這些用頻設備作用距離遠、輸出功率高、工作頻段分布寬，而且方向性強。這些設備除了發射有用信號外，還產生諧波發射、寄生發射和噪聲發射等無用信號，形成電磁干擾。endprint