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(shè)備

為了發(fā)展導彈武器，開展導彈試驗，美國建設(shè)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(nèi)都裝備了大量靶場測控、通信等用頻設(shè)備。美國對這些用頻設(shè)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(shè)備無線電外測設(shè)備是各國靶場的主要測量設(shè)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(shè)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(shè)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(shè)備 遙測設(shè)備用于對導彈彈道和載荷內(nèi)部狀態(tài)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(tǒng)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?zhèn)螁蚊}沖天線?？哲姈|靶場遙測系統(tǒng)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(tǒng)。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(tǒng)已淘汰?？滟Z林場區(qū)布有8套遙測設(shè)備，主要工作于S頻段。

安控系統(tǒng) 安控系統(tǒng)主要用于緊急情況下發(fā)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(tǒng)，通過雷達信息、S頻段干涉儀信息以及遙測參數(shù)進行安全判決，由特高頻遙控設(shè)備發(fā)出安控指令，配備了3臺固定式、3臺機動式遙控發(fā)射機?？哲姈|靶場安全系統(tǒng)部署在距發(fā)射點最近的測量區(qū)、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(fā)射機，在百慕大島和沃勒普斯島也配有遙控發(fā)射機。

通信系統(tǒng) 國外導彈通信大量使用微波、VHF、UHF無線設(shè)備及有線通信設(shè)備。例如，空軍東靶場通信系統(tǒng)以有線、海底電纜為主，輔以各種頻段的無線電通信系統(tǒng)，遠方島站和測量船則使用衛(wèi)星通信線路?？滟Z林靶場的通信主要依賴數(shù)字微波和海底電纜，與美國本土的通信則依賴衛(wèi)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(shè)備繁多，占用頻域較寬 導彈試驗中絕大部分測量和測量數(shù)據(jù)的傳輸都要占用一定的無線電頻段，而美國作為全球?qū)椩囼炞钕冗M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(shè)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(shè)備最多的靶場，其無線電跟蹤測量設(shè)備、光學跟蹤測量設(shè)備和遙測設(shè)備齊全，另外還配有氣象支援、大地測量、頻率管理、飛行監(jiān)視、靶機飛行控制等輔助設(shè)備和設(shè)施?？滟Z林靶場也在不斷升級改進靶場設(shè)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(tǒng)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(jīng)第一階段改造后，兩次發(fā)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(fā)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(xiàn)出不同特點。例如，在試驗準備階段用頻主要是通信設(shè)備，頻段集中在短波和VHF：在發(fā)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(tài)信息，用頻重點轉(zhuǎn)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(shè)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(guī)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(nèi)的美國大部分戰(zhàn)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(shè)備，而主要發(fā)射設(shè)施在卡納維拉爾角空軍站，向東南方向發(fā)射各種射程的導彈。沿航區(qū)有一系列海島，設(shè)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(qū)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(tǒng)，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(shè)備不但分布廣，而且在導彈飛行的數(shù)十分鐘內(nèi)，彈道測量和遙測信號會在短時間內(nèi)變換數(shù)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(xié)調(diào)帶來了困難。

信號類型繁雜，調(diào)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(xiàn)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(shè)備在建場初期，由于信號龐雜時常出現(xiàn)干擾，不得不通過管理制度進行電磁頻譜協(xié)調(diào)，降低了效率。該靶場目標雷達系統(tǒng)主要包括5種雷達，在使用頻段和調(diào)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(guān)聯(lián)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(tǒng)的工作協(xié)調(diào)和頻率管理。

導彈試驗場電磁頻譜管理

建立技術(shù)標準，減少相互干擾 導彈發(fā)射系統(tǒng)是一個具有復雜電氣、電子結(jié)構(gòu)和機械結(jié)構(gòu)的混合系統(tǒng)，有著數(shù)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(tǒng)、遙測系統(tǒng)和外測安全系統(tǒng)等無線電類發(fā)送設(shè)備，這些用頻設(shè)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(shè)備除了發(fā)射有用信號外，還產(chǎn)生諧波發(fā)射、寄生發(fā)射和噪聲發(fā)射等無用信號，形成電磁干擾。endprint