太陽風(fēng)暴對(duì)短波電子裝備性能的影響及應(yīng)對(duì)措施

王世凱，柳文，李鐵成

（中國(guó)電波傳播研究所，山東青島266107）

太陽風(fēng)暴對(duì)短波電子裝備性能的影響及應(yīng)對(duì)措施

王世凱，柳文，李鐵成

（中國(guó)電波傳播研究所，山東青島266107）

目的掌握太陽風(fēng)暴對(duì)短波電子裝備性能的影響及應(yīng)對(duì)措施，為系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供參考。方法分析太陽風(fēng)暴的表現(xiàn)形式，并從作用距離、目標(biāo)檢測(cè)、定位精度等方面給出太陽風(fēng)暴對(duì)短波超視距雷達(dá)、短波通信等裝備的影響。結(jié)果電離層SID、電離層暴可造成短波通信中斷，短波通信可用頻段變窄。電離層強(qiáng)吸收可降低天波超視距雷達(dá)作用距離和目標(biāo)定位精度，電子濃度、電離層虛高快速變化影響超視距雷達(dá)檢測(cè)性能和定位精度，負(fù)相電離層暴使天波超視距雷達(dá)可用頻段嚴(yán)重變窄。地球磁暴期間，電磁場(chǎng)突變產(chǎn)生的強(qiáng)電壓和電流有可能燒毀用于天、地波超視距雷達(dá)的電子設(shè)備。電離層非規(guī)則現(xiàn)象對(duì)超視距雷達(dá)有嚴(yán)重影響。結(jié)論太陽風(fēng)暴對(duì)電子裝備性能有利有弊，要分別對(duì)待。系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮太陽風(fēng)暴的影響，在出現(xiàn)太陽風(fēng)暴時(shí)，采取針對(duì)性措施降低其影響。

電離層；太陽風(fēng)暴；超視距雷達(dá)；短波通信

現(xiàn)代高科技武器電子裝備性能要求越來越高，傳播環(huán)境對(duì)武器裝備性能的影響不容忽視，除了正常的傳播環(huán)境外，太陽風(fēng)暴是一種避不開的異常環(huán)境。文中重點(diǎn)闡述了如何認(rèn)識(shí)太陽風(fēng)暴，太陽風(fēng)暴對(duì)武器電子裝備的影響包括哪些方面，以及如何應(yīng)對(duì)太陽風(fēng)暴等技術(shù)問題。

1 太陽風(fēng)暴及對(duì)電離層的影響

太陽風(fēng)暴是指太陽上的劇烈爆發(fā)活動(dòng)及其在日地空間引發(fā)的一系列強(qiáng)烈擾動(dòng)。太陽爆發(fā)活動(dòng)是太陽大氣中發(fā)生的持續(xù)時(shí)間短暫、規(guī)模巨大的能量釋放現(xiàn)象[1—2]。

太陽風(fēng)暴發(fā)生后，通常以三種方式向行星際空間噴射能量和物質(zhì)。針對(duì)電離層環(huán)境，每一個(gè)打擊波造成的影響是不同的，太陽風(fēng)暴的攻擊手段及時(shí)間如圖1所示。

圖1 太陽風(fēng)暴的攻擊手段及時(shí)間

首先是超強(qiáng)的電磁輻射，包括X射線、紫外線、射電輻射等在內(nèi)的輻射以光速傳播，大約8.3 min后到達(dá)地球。主要攻擊目標(biāo)是向日面電離層環(huán)境，攻擊能持續(xù)幾十分鐘甚至2 h以上。突增的紫外線和X射線在向日面的地球上空60～90 km處被大氣吸收，直接引起電離層D層的電子密度快速增加，同時(shí)D層的高度發(fā)生變化。在強(qiáng)太陽風(fēng)暴期間，該層電子密度增加可達(dá)10倍以上，會(huì)引起一系列的騷擾現(xiàn)象，如短波突然中斷、吸收突然增強(qiáng)、突然相位異常、突然頻率漂移等，統(tǒng)稱為電離層突然騷擾。

其次是太陽高能粒子，它們以遠(yuǎn)超聲速的速度傳播，幾十分鐘后到達(dá)地球。主要攻擊目標(biāo)包括空間飛行器和高緯電離層環(huán)境，能持續(xù)幾小時(shí)到幾十小時(shí)。此時(shí)地球磁場(chǎng)不再是密不透風(fēng)的，而是在高緯有個(gè)缺口，引起地面50～90 km高度范圍內(nèi)的電子密度增加，導(dǎo)致高頻無線電波的吸收增強(qiáng)。吸收主要出現(xiàn)在高緯地區(qū)，然后逐漸向較低緯度延伸，持續(xù)時(shí)間為1～60 h，也稱為極蓋吸收。

最后是日冕物質(zhì)拋射，它攜帶的大量物質(zhì)和磁場(chǎng)以每秒幾百至幾千公里的速度傳播，幾十小時(shí)后到達(dá)地球。能攻擊大范圍的地球磁層和電離層環(huán)境，持續(xù)幾十小時(shí)至幾天，產(chǎn)生全球性的電離層電子密度的異常變化，即電離層暴。電離層暴有正暴、負(fù)暴和雙相暴等多種形態(tài)。其中，正暴是指電離層電子密度和總電子含量的增加，負(fù)暴或負(fù)相暴是指它們的減小，雙相暴是指增加和減小交替出現(xiàn)。電離層暴的形態(tài)與季節(jié)和緯度等因素有關(guān)。在高緯地區(qū)主要出現(xiàn)負(fù)暴，在低緯地區(qū)主要出現(xiàn)正暴。在中緯地區(qū)，冬天正暴居多，負(fù)暴則多出現(xiàn)在夏天。

2 對(duì)短波通信系統(tǒng)影響的綜合評(píng)估[3]

2.1 電離層SID、電離層暴可造成短波通信中斷

電離層突然騷擾（SID）期間，日照面電離層D層的電子濃度突然增加，從而造成高頻（HF）信號(hào)的嚴(yán)重吸收，甚至可引起突然短波消失（SWF）。SWF持續(xù)時(shí)間一般從幾分鐘到2 h。

SWF期間，短波信道中斷，短波通信徹底不能工作。例如1989年3月上旬發(fā)生的一系列的耀斑爆發(fā)和劇烈的“太陽風(fēng)暴”典型事件，引起了一系列的電離層突然騷擾、極蓋區(qū)吸收和電離暴事件，造成了39次短波通訊騷擾，其中有24次是全球性的中斷。2001年3月19日發(fā)生的電離層暴，到21日9時(shí)，中國(guó)大陸及太平洋西岸大面積電離層負(fù)暴覆蓋，導(dǎo)致短波通信中斷數(shù)小時(shí)。2005年1月20日發(fā)生的一次X7.9級(jí)耀斑爆發(fā)，造成大面積短波無線電信號(hào)強(qiáng)吸收和信道中斷，其中北京地區(qū)信號(hào)中斷1個(gè)多小時(shí)。2006年12月13日北京時(shí)間10:30左右，太陽發(fā)生一次X3級(jí)耀斑爆發(fā)，我國(guó)各地均發(fā)生突然電離層騷擾（SID），廣州、海南、重慶等電波觀測(cè)站短波信號(hào)從10:20起發(fā)生全吸收，信號(hào)全部中斷。此次耀斑爆發(fā)，直接造成了我國(guó)北京、河北、陜西、山西、新疆等地對(duì)海南、上海、北京、拉薩方向的短波廣播信號(hào)中斷。我國(guó)對(duì)外廣播的部分電路也受到了不同程度的影響，造成昆明對(duì)南亞地區(qū)9 MHz以上廣播頻率、喀什對(duì)南美地區(qū)7 MHz以上廣播頻率、西安對(duì)東南亞、南亞和中亞地區(qū)9 MHz以上廣播頻率和長(zhǎng)春對(duì)東南亞地區(qū)15 MHz以上廣播頻率中斷。直到13:30左右信號(hào)才基本恢復(fù)正常。

2.2 電離層暴造成短波通信可用頻段變窄

電離層負(fù)相暴期間，電離層F2層最大電子濃度的相對(duì)變化一般為－20%～－60%，強(qiáng)電離層暴可達(dá)到－100%以上。由于負(fù)相暴電離層電子濃度減小，相應(yīng)臨界頻率降低，直接導(dǎo)致短波通信最高可用頻率（MUF）顯著下降。同時(shí)，負(fù)相暴擾動(dòng)期間，伴隨電離層吸收增加，使得最低可用頻率（LUF）增加，這兩方面結(jié)合導(dǎo)致HF通信可用頻段嚴(yán)重變窄。例如2001年3月21日發(fā)生一次較大的電離層暴，這次電離層騷擾是由一次不大的太陽“日冕物質(zhì)發(fā)射(CME)”事件引起的。中、高緯度地區(qū)電離層F層的臨界頻率嚴(yán)重降低，下降幅度普遍超過50%。2001年4月3日早晨5︰51分(北京時(shí)間)，太陽表面發(fā)生一次25年來最強(qiáng)烈的X-射線爆發(fā)，持續(xù)時(shí)間約30 min左右。到12點(diǎn)時(shí)，最低可用頻率已接近最高可用頻率，可通頻段十分狹小。例如蘭州至新鄉(xiāng)的可通頻段只有2.4 MHz，重慶至新鄉(xiāng)的可通頻段只有1.7 MHz，廣州至新鄉(xiāng)的可通頻段只有3.1 MHz，滿洲里至新鄉(xiāng)的可通頻段只有3.7 MHz。

由于可用頻段變窄，高頻信道用戶都集中在一段窄頻段內(nèi)工作，造成信道異常擁擠，干擾嚴(yán)重，通信環(huán)境惡劣，也嚴(yán)重影響通信效果。此外，如果HF通信系統(tǒng)在該窄頻段性能不理想（如發(fā)射機(jī)效率、收發(fā)天線的方向性增益等在該頻段不理想），則對(duì)通信的影響尤為嚴(yán)重。

2.3 地球磁暴對(duì)短波通信系統(tǒng)設(shè)備的影響

地球磁暴期間，地磁場(chǎng)的突然變化可在高壓輸電系統(tǒng)、電纜線等長(zhǎng)導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生強(qiáng)電流和高電壓，這種強(qiáng)電流和高電壓可能燒毀變壓器，造成停電。電磁場(chǎng)突變產(chǎn)生的強(qiáng)電壓和電流也有可能燒毀用于HF通信、超視距雷達(dá)、電子戰(zhàn)和技術(shù)偵察等電子設(shè)備。

2.4 電離層暴影響短波通信質(zhì)量

無論是正相、負(fù)相和雙相電離層暴，電離層電子濃度都將出現(xiàn)快速變化。電離層暴期間，電離層F2層最大電子濃度的相對(duì)變化一般為±20%～±60%，強(qiáng)電離層暴可達(dá)到100%以上。這種快速變化導(dǎo)致HF信號(hào)相位隨機(jī)抖動(dòng)，造成頻率選擇性衰落和時(shí)間選擇性衰落，從而使通信誤碼率增加。對(duì)于近距離或超遠(yuǎn)距離通信鏈路而言，這種影響較中等距離通信更為嚴(yán)重。

2.5 極蓋吸收對(duì)短波通信的影響

極蓋吸收（PCA）發(fā)生在高緯地區(qū)，通常在地磁緯度大于64°的區(qū)域，出現(xiàn)概率相對(duì)較小。主要影響高緯地區(qū)的短波通信，或者是穿越高緯地區(qū)的短波通信。其主要表現(xiàn)是由于電離層吸收嚴(yán)重，可使通信信噪比下降，影響通信性能，甚至造成通信中斷。

2.6 大尺度電離層行擾對(duì)短波通信的影響

電離層行擾是暴時(shí)極區(qū)激發(fā)的、向赤道方向以600～700 m/s速度水平傳播的大氣重力波擾動(dòng)。周期為30 min至幾小時(shí)，東西向水平尺度可達(dá)幾千公里，傳播上千公里后波形變化不大。它可發(fā)生使F2層偏離正常值20%～30%的擾動(dòng)，嚴(yán)重改變無線電波的傳播環(huán)境。大尺度電離層行擾（TID）造成通信信號(hào)的多徑時(shí)延散布和多普勒散布增加，造成短波數(shù)字通信碼間串?dāng)_和時(shí)間選擇性衰落，最終使誤碼率增加。

2.7 Es層對(duì)短波通信的影響

強(qiáng)太陽風(fēng)暴期間，有可能出現(xiàn)強(qiáng)Es(突發(fā)E層)，即E區(qū)的突發(fā)不均勻體，其高度多在90~120 km之間的區(qū)域，厚度可達(dá)幾百米到數(shù)公里，水平尺度可達(dá)數(shù)百米至上千米，出現(xiàn)的時(shí)間不定。在沒有太陽風(fēng)暴時(shí)，Es也會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)，在存在Es的情況下，如果不能選擇合適的通信頻率避開電離層F模式單獨(dú)利用Es通信或避開Es模式單獨(dú)利用F模式通信，則多徑傳播效應(yīng)明顯，造成數(shù)字通信的碼間串?dāng)_，增加誤碼率。

3 對(duì)天/地波超視距雷達(dá)影響的綜合評(píng)估

3.1 對(duì)天波超視距雷達(dá)的影響

天波超視距雷達(dá)利用電離層反射實(shí)現(xiàn)超遠(yuǎn)距離目標(biāo)的預(yù)警探測(cè)，配備電波環(huán)境診斷分系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)電離層的實(shí)時(shí)探測(cè)，為雷達(dá)提供工作頻率和坐標(biāo)變換系數(shù)等參數(shù)。

3.1.1 電離層SID、電離層暴[4—7]

SWF期間或強(qiáng)吸收期間，HF信道中斷，此時(shí)電波環(huán)境診斷分系統(tǒng)垂直探測(cè)的回波、返回散射探測(cè)回波、斜向探測(cè)信號(hào)都將消失殆盡，而干擾和無線電噪聲監(jiān)測(cè)接收電平也將顯著下降，雷達(dá)也將收不到任何回波信息，整個(gè)系統(tǒng)完全處于不能工作的狀態(tài)。SID發(fā)生前后垂測(cè)圖的變化如圖2所示。

3.1.2 電離層強(qiáng)吸收

即使沒有出現(xiàn)SWF，SID造成的HF信號(hào)強(qiáng)吸收對(duì)天波超視距雷達(dá)的影響也特別嚴(yán)重，它將大大減小天波超視距雷達(dá)作用距離。SID期間，電離層吸收較平靜時(shí)一般能增加7~40 dB，考慮到天波超視距雷達(dá)信號(hào)傳播的雙程吸收，雷達(dá)作用距離可降低3~100倍。同時(shí)，電波環(huán)境診斷分系統(tǒng)的垂測(cè)、斜測(cè)、返回散射探測(cè)信號(hào)也由于電離層的強(qiáng)吸收而極弱，不能有效提取所需的各種信息，造成一系列的不利影響。如各種電離圖的智能判讀、電離層參數(shù)的反演、區(qū)域電離層的重構(gòu)、頻率選擇、傳播效應(yīng)修正等，最終影響天波超視距雷達(dá)目標(biāo)定位精度。

3.1.3 電子濃度、電離層虛高快速變化

電離層暴變期間導(dǎo)致電離層電子濃度的快速起伏變化，對(duì)天波雷達(dá)回波信號(hào)造成嚴(yán)重相位污染，可使天波超視距雷達(dá)無法進(jìn)行有效地相干積累，明顯降低目標(biāo)回波的雜噪比，影響目標(biāo)檢測(cè)，特別是對(duì)于海面低速目標(biāo)的檢測(cè)，影響更為嚴(yán)重。除此之外，電離層電子濃度的顯著變化造成沿傳播路徑TEC的變化，電波傳播時(shí)延相應(yīng)也產(chǎn)生明顯變化，電波環(huán)境診斷分系統(tǒng)提供的參數(shù)無法適應(yīng)這種快速變化，導(dǎo)致目標(biāo)定位精度變差。按電子濃度的變化20%~60%范圍計(jì)算，可造成PD變換誤差為幾十公里，甚至上百公里。

電離層暴變時(shí)，F(xiàn)2層最大電子濃度高度hmF2通常為正相，有時(shí)電離層實(shí)際高度變化僅20 km，但垂直探測(cè)虛高變化達(dá)到600 km。例如1989年3月12—16日電離層暴變期間，0°經(jīng)度鏈附近9個(gè)觀測(cè)臺(tái)站在本地時(shí)間的清晨或夜間，各站的虛高同時(shí)發(fā)生突然增長(zhǎng)，最大增長(zhǎng)幅度可達(dá)150%，120°E經(jīng)度鏈附近9個(gè)臺(tái)站也在本地時(shí)清晨發(fā)生虛高突然增大，最大增幅可達(dá)90%。在這種情況下，垂測(cè)電離圖反演電離層參數(shù)將產(chǎn)生極大的誤差，最終影響探測(cè)目標(biāo)的定位精度。同時(shí)，由于虛高突增，斜傳播的群時(shí)延也發(fā)生極大的變化，經(jīng)估計(jì)，假設(shè)電離層實(shí)際高度變化僅20 km，垂直探測(cè)虛高變化達(dá)到600 km，可能造成PD變換誤差至少在150 km以上。

電子濃度的變化還可使F2層反射的短波信號(hào)發(fā)生頻率突然偏高，然后減小，這種現(xiàn)象稱為突然頻率偏移（SFD）。SFD可使天波雷達(dá)檢測(cè)的目標(biāo)多普勒頻率出現(xiàn)突變，SFD持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)的情況下，將導(dǎo)致跟蹤目標(biāo)的丟失或造成航跡形成困難。

3.1.4 電離層負(fù)相暴

負(fù)相電離層暴使天波超視距雷達(dá)可用頻段嚴(yán)重變窄，這與短波通信中的頻段變窄類似。造成HF信道異常擁擠，干擾嚴(yán)重，工作環(huán)境惡化，將嚴(yán)重影響天波超視距雷達(dá)性能。

3.1.5 電離層非規(guī)則現(xiàn)象[4—5,8]

電離層非規(guī)則現(xiàn)象也與太陽及地磁活動(dòng)有一定的關(guān)系，特別是大尺度的TID。沿南北向傳播的大尺度TID將嚴(yán)重影響天波超視距雷達(dá)定位精度，對(duì)于南北向傳播的TID而言，探測(cè)目標(biāo)的方位偏差將顯著增加，最大可達(dá)到6°~7°。電波環(huán)境診斷分系統(tǒng)提供的PD變換系數(shù)和方位修正系數(shù)不能適應(yīng)TID的變化，在TID傳播速度較快、幅度較大的情況下，雷達(dá)接收到的同一目標(biāo)的群路徑信息、方位信息都存在很大的起伏變化，目標(biāo)多普勒信息也較電離層平靜時(shí)期不穩(wěn)定。在這種情況下，雷達(dá)對(duì)檢測(cè)目標(biāo)形成航跡將很困難。

圖2 SID期間垂測(cè)電離圖的變化

對(duì)于天波超視距雷達(dá)而言，Es主要影響其作用距離，強(qiáng)遮蔽Es可使天波超視距雷達(dá)作用距離縮減到2000 km以內(nèi)。

3.2 對(duì)地波超視距雷達(dá)的影響

電離層污染導(dǎo)致雷達(dá)性能下降。地波超視距雷達(dá)正常工作時(shí)，由于其收發(fā)天線的非理想性，除了絕大部分能量以地波方式沿海面?zhèn)鞑ネ?，還有部分能量可能通過天波傳播，形成電離層回波污染，電離層回波污染是影響其探測(cè)性能的一個(gè)重要因素。遭電離層污染的典型雷達(dá)多普勒譜圖如圖3所示，目標(biāo)回波信號(hào)淹沒在電離層污染譜中，對(duì)目標(biāo)檢測(cè)造成極大困難。

圖3 遭電離層污染的地波超視距雷達(dá)多普勒譜圖

電離層暴期間電離層電子濃度的快速變化造成的電離層污染對(duì)地波超視距雷達(dá)檢測(cè)性能造成嚴(yán)重影響。Es反射回波剛好落在地波超視距雷達(dá)有效探測(cè)距離之內(nèi)，將對(duì)地波超視距雷達(dá)產(chǎn)生電離層污染，可嚴(yán)重影響其檢測(cè)性能[9—10]。SWF對(duì)HF地波傳播基本上沒有什么影響，相反，由于HF天波信號(hào)的突然消失，使得地波超視距雷達(dá)沒有天波信號(hào)的干擾或干擾大幅降低，這種情況對(duì)地波超視距雷達(dá)的目標(biāo)檢測(cè)極為有利。負(fù)相電離層暴導(dǎo)致的信道變窄對(duì)地波超視距雷達(dá)有利，其一是電離層污染減少，其二是工作信道HF干擾較少。

4 對(duì)短波電子戰(zhàn)裝備影響的綜合評(píng)估

電離層突然騷擾SID造成的HF信號(hào)強(qiáng)吸收或SWF，對(duì)電子戰(zhàn)系統(tǒng)的影響特別嚴(yán)重，其最顯著的影響之一是使電子干擾作用距離大大減小。同時(shí)，強(qiáng)吸收造成嚴(yán)重的吸收衰落，由于衰落的影響，在99.3%的時(shí)間內(nèi)，接收點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)比中值要低20~40 dB，而最大衰落深度能達(dá)到60 dB。如此嚴(yán)重的衰落效應(yīng)使得到達(dá)干擾目標(biāo)的干擾功率在很多時(shí)候都衰落掉了，無法有效實(shí)施對(duì)目標(biāo)的干擾，使其處于癱瘓狀態(tài)。SWF期間，高頻信道中斷，HF電子干擾系統(tǒng)失去其工作能力。

負(fù)相電離層暴使HF電子干擾系統(tǒng)可用頻段嚴(yán)重變窄，甚至使短波信道中斷。電離層暴期間發(fā)生的電離層強(qiáng)吸收可大大減小電子干擾系統(tǒng)的作用距離。

大尺度電離層行擾TID造成電離層大尺度的傾斜。這種傾斜使得電磁波偏離大圓面?zhèn)鞑?，從而使HF電子干擾系統(tǒng)無法對(duì)目標(biāo)實(shí)施精確打擊，甚至?xí)m得其反，干擾己方目標(biāo)。

5 對(duì)短波技偵裝備影響的綜合評(píng)估

電離層突然騷擾期間，電離層強(qiáng)吸收使被偵聽信號(hào)信噪比降低，效果差，甚至無法正常工作。電離層負(fù)相暴使技偵系統(tǒng)的可用頻段變窄，高頻率信號(hào)將穿透電離層，而低頻段的信號(hào)由于電離層的強(qiáng)吸收而在接收端收不到信號(hào)。電離層正相暴期間導(dǎo)致電子濃度增加，電波傳播的群時(shí)延相對(duì)于平靜時(shí)期將增加數(shù)百公里，對(duì)單站定位系統(tǒng)造成數(shù)百公里的定位誤差。

無論正相暴還是負(fù)相暴，電離層電子濃度的隨機(jī)起伏都將造成測(cè)向信號(hào)波前擾動(dòng)，造成來波真實(shí)方向的改變。對(duì)單站測(cè)向的準(zhǔn)確性和有效性造成嚴(yán)重影響，從而對(duì)整個(gè)技偵網(wǎng)的交匯定位精度造成嚴(yán)重影響，也會(huì)造成信號(hào)來波仰角起伏、跳變較電離層平靜時(shí)期更加劇烈。大尺度電離層行擾TID造成電離層大尺度的傾斜，這種傾斜使得電磁波偏離大圓面?zhèn)鞑ィ纱水a(chǎn)生測(cè)向誤差，由于TID造成的測(cè)向誤差有時(shí)可達(dá)到7°~8°。

Es對(duì)技偵裝備的影響主要是降低其作用距離。此外，在半遮蔽Es情況下，多徑效應(yīng)使得到達(dá)測(cè)向天線的電波呈現(xiàn)多個(gè)方向的波前，形成多波場(chǎng)干擾，引起接收信號(hào)的波前擾動(dòng)，造成真實(shí)方向的改變，對(duì)測(cè)向的準(zhǔn)確性和有效性造成嚴(yán)重影響。同時(shí)由于傳播路徑不唯一，經(jīng)不同路徑傳播的電波到達(dá)偵收點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)衰減量也不同，因此，根據(jù)接收信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)判斷敵方目標(biāo)屬性變得相當(dāng)復(fù)雜。

6 太陽風(fēng)暴的應(yīng)對(duì)措施

在太陽風(fēng)暴期間，采取相應(yīng)的措施，可在一定程度上改善電子裝備性能。下面以高頻雷達(dá)為例進(jìn)行說明。

6.1 對(duì)付SID攻擊的手段

1）適當(dāng)提高系統(tǒng)發(fā)射功率。SID期間，雷達(dá)本身發(fā)射的無線電波吸收嚴(yán)重，其他高頻用戶也不可避免遭受這種強(qiáng)吸收。此時(shí)干擾減少，環(huán)境噪聲也有所降低，環(huán)境反而干靜，提高系統(tǒng)發(fā)射功率能有一定的效果。

2）盡可能提高工作頻率。無線電波頻率越高，吸收越小，因此可盡量使用高頻工作，減少電離層的吸收。頻率不能超過MUF，否則，不但起不到改善效果，反而什么也看不到了。

SID造成信道中斷的時(shí)間一般不會(huì)持續(xù)很長(zhǎng)時(shí)間，而且只發(fā)生在白天，因此一旦發(fā)生SID，應(yīng)當(dāng)及時(shí)和有關(guān)部門溝通，調(diào)整當(dāng)前的工作任務(wù)，做好下一步規(guī)劃。

6.2 對(duì)付電離層暴的手段

1）電離層負(fù)相暴期間，由于電子濃度降低，導(dǎo)致雷達(dá)最高可用頻率降低，同時(shí)可能伴隨吸收增加。此時(shí)可以從電波環(huán)境診斷分系統(tǒng)的探測(cè)結(jié)果中判斷是最高可用頻率降低還是電離層吸收增加，或二者兼而有之，然后可以針對(duì)具體情況，采取有效措施。如果最高可用頻率降低，則需要降低頻率工作，保證雷達(dá)發(fā)射的無線電波不至于穿透電離層，能夠覆蓋到要探測(cè)的區(qū)域，但頻率不能降低到最低可用頻率LUF以下；如果伴隨有電離層吸收增加，LUF也會(huì)增加，高頻用戶的可用頻段壓縮，此時(shí)信道擁擠，因此應(yīng)該盡可能提高發(fā)射功率。

2）如果出現(xiàn)Es，可采取以下措施：當(dāng)Es是半遮蔽時(shí)，對(duì)于近距離區(qū)域可適當(dāng)降低工作頻率，有可能使無線電波不穿透Es進(jìn)入F層，防止能量分流，提高目標(biāo)檢測(cè)概率；當(dāng)Es是全遮蔽時(shí)，為了能看到遠(yuǎn)距離目標(biāo)，可以盡可能地提高工作頻率，有可能使無線電波穿透Es進(jìn)入F層，從而看到更遠(yuǎn)的目標(biāo)。

3）當(dāng)出現(xiàn)電離層傾斜時(shí)，可適當(dāng)調(diào)整工作頻率，因?yàn)橥瑯觾A斜的情況下，不同頻率的作用距離是不同的，調(diào)整頻率對(duì)鎖定探測(cè)距離是有效的。

4）太陽風(fēng)暴期間應(yīng)盡可能縮短電波環(huán)境診斷分系統(tǒng)的工作周期，使其盡可能跟上快速變化的電離層，及時(shí)更新雷達(dá)工作頻率和其他參數(shù)，可有效改善雷達(dá)性能。

正確認(rèn)識(shí)太陽風(fēng)暴對(duì)短波電子裝備性能的影響及應(yīng)對(duì)措施，對(duì)充分發(fā)揮武器裝備性能具有重要意義。

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Impacts of Solar Storm on Performance of Shortwave Electronic Equipment and Solutions

WANG Shi-kai,L IU Wen,LI Tie-cheng
(China Research Institute of Radiowave Propagation,Qingdao 266107,China)

ObjectiveTo master impacts of solar storm on performance of shortwave electronic equipment and corresponding solutions and provide reference for system design.MethodsThe forms of solar storms were analyzed and influences of solar storm on shortwave beyond visual range radar,short wave communication,etc.were given from ranging coverage,object detection,positioning accuracy et al.ResultsThe ionosphere SID and ionospheric storm could interrupt shortwave communication and narrow shortwave spectrum of communication.Strong ionospheric absorption could decrease the sky-wave over-the-horizon radar range and target location accuracy and electron concentration.The inflated rapid change of the ionosphere affected the over-the-horizon radar detection performance and positioning precision.Negative phase ionospheric storm narrowed the available spectrum of the sky-wave over-the-horizon radar severely.During geomagnetic storms,strong electromagnetic field,mutation of voltage and current may burn electronic equipment for sky-ground wave over-the-horizon radar.Irregular phenomenon of ionosphere had serious influences on over-the-horizon radar.ConclusionThe solar storm is both advantageous and disadvantageous to performance of electronic equipment.It should be treated respectively.During system design,it is required to take full consideration on influences of solar storm and take corresponding measures to reduce influences of solar storm when it appears.

ionosphere;solar storm;over the horizon radar;shortwave communication

10.7643/issn.1672-9242.2017.07.003

TJ07；TN011

A

1672-9242(2017)07-0012-06

2017-03-21；

2017-04-15

國(guó)家自然科學(xué)基金（61331012）

王世凱（1979—），男，河北人，碩士，高級(jí)工程師，主要從事電離層電波傳播及工程應(yīng)用等方面的研究。