美国导弹试验场的电磁管理

骆嘉

美国导弹试验靶场用频设备

为了发展导弹武器，开展导弹试验，美国建设了大量的导弹试验靶场，例如白沙导弹靶场、空军东靶场、空军西靶场、夸贾林导弹靶场及巡航导弹靶场等。这些靶场内都装备了大量靶场测控、通信等用频设备。美国对这些用频设备的电磁频谱管理日趋严格，这在为导弹穿上铁布衫的同时，也使靶场得到了安全保护。

外测设备无线电外测设备是各国靶场的主要测量设备，其用频频繁集中。例如，白沙导弹靶场有测角、测速、引导雷达20多部，空军东靶场也有各种雷达30余部。这些无线电外测设备主要使用S、VHF、C、X频段。美国最大的导弹防御试验靶场夸贾林靶场主要用于导弹拦截试验，因此其使用频段跨度较大。例如，其装备的主要再入测量设备有：L、S双频段Tradex雷达，VHF、UHF双频段Altair雷达，C、K双频段Alcor雷达。这些双频段远程多目标高分辨率精密测量雷达，覆盖了从甚高频到毫米波的整个无线电频段。两台溅落探测雷达则使用X频段。

遥测设备 遥测设备用于对导弹弹道和载荷内部状态的测量，主要是信息传输，因此用频段并不太高。例如，白沙导弹靶场遥测系统主要工作在L和S频段，固定站使用7.3米抛物面单通道单脉冲天线，机动型使用2.4米抛物面伪单脉冲天线。空军东靶场遥测系统大都工作于S频段，除梅里特岛中心遥测站和4个靶场站外，南非比勒陀利亚还有一个备用站，3艘测量船也配有完善的遥测系统。这些遥测站大都配备10-24米抛物面接收天线，必要时可由8架遥测飞机进行遥测接收与记录，早期的L、P、UHF频段遥测系统已淘汰。夸贾林场区布有8套遥测设备，主要工作于S频段。

安控系统 安控系统主要用于紧急情况下发射自毁指令，主要工作在UHF频段。例如，白沙导弹靶场利用机动型遥控站，以及90年代后安装的交互式图形显示系统，通过雷达信息、S频段干涉仪信息以及遥测参数进行安全判决，由特高频遥控设备发出安控指令，配备了3台固定式、3台机动式遥控发射机。空军东靶场安全系统部署在距发射点最近的测量区、大巴哈马岛、安提瓜岛和“红石”号测量船上，使用UHF单音编码遥控发射机，在百慕大岛和沃勒普斯岛也配有遥控发射机。

通信系统 国外导弹通信大量使用微波、VHF、UHF无线设备及有线通信设备。例如，空军东靶场通信系统以有线、海底电缆为主，辅以各种频段的无线电通信系统，远方岛站和测量船则使用卫星通信线路。夸贾林靶场的通信主要依赖数字微波和海底电缆，与美国本土的通信则依赖卫星通信，以前的短波通信、散射通信已逐步淘汰。

美国导弹试验靶场用频特点

用频设备繁多，占用频域较宽 导弹试验中绝大部分测量和测量数据的传输都要占用一定的无线电频段，而美国作为全球导弹试验最先进和频繁的国家，参加测试的导弹型号繁多，项目繁杂，造成了其用频设备繁多，占用频域较宽的情况。例如，白沙导弹靶场是世界上测量设备最多的靶场，其无线电跟踪测量设备、光学跟踪测量设备和遥测设备齐全，另外还配有气象支援、大地测量、频率管理、飞行监视、靶机飞行控制等辅助设备和设施。夸贾林靶场也在不断升级改进靶场设备，美空军在80年代初将Ahair雷达改装成多站址体制，提高测量频率，使系统的目标定位精度达4米，测速精度达0.1米/秒，还增加了从另两个方向观测的目标特性测量，占用频域进一步加宽。

试验用频时长，重点频段突出 导弹靶场用频时间较长。1993年7月，美国提出十多亿美元的东靶场改造计划。经第一阶段改造后，两次发射之间的间隔可缩短为一天稍多一点。第二阶段改造完成后，只需90分钟即可开始下一次发射的倒计时。此外，美军导弹试验靶场在试验过程的不同阶段也呈现出不同特点。例如，在试验准备阶段用频主要是通信设备，频段集中在短波和VHF：在发射阶段各型测量雷达开机，频率集中到L、S和C波段；而在飞行和弹头再入阶段，为获得导弹、弹头较为精确的姿态信息，用频重点转移到Ka和X波段，这一阶段为传送导弹和弹头遥测信号，又会增加大量的UHF频段的信号使用。

信号分布广泛，空间变换快捷 由于导弹飞行距离远，覆盖空间大，因此用频设备部署的范围也较大。例如，空军东靶场位于美国东南部佛罗里达半岛的卡纳维拉尔角，是美国规模最大，装备最精良、最齐全的研制性试验靶场，包括潜地导弹在内的美国大部分战略导弹都曾在这里试验。该靶场的行政部门集中在帕特里克空军基地，这里集中了众多通信指挥设备，而主要发射设施在卡纳维拉尔角空军站，向东南方向发射各种射程的导弹。沿航区有一系列海岛，设置了9个大型测量站，加上测量船以及8架遥测飞机和1架末段辐射测量飞机，可以完全覆盖洲际导弹的整个弹道。海上落区分布在伊留瑟腊岛、大土克岛、安提瓜岛和阿森匈岛的附近海面，均布有水声定位系统，可精确测定弹头的海上落点位置，远程导弹试验可一直延伸到印度洋。这些设备不但分布广，而且在导弹飞行的数十分钟内，弹道测量和遥测信号会在短时间内变换数千千米甚至上万千米，这对地面和空中、太空中的电磁信号跟踪与管理协调带来了困难。

信号类型繁杂，调制模式多样 导弹试验中，无线电遥控、无线电外弹道测量、无线电遥测、各种无线通信等，不可避免地会出现多路径干扰、共信道干扰和邻道干扰等。例如，美国夸贾林靶场近百台较大功率的用频设备在建场初期，由于信号庞杂时常出现干扰，不得不通过管理制度进行电磁频谱协调，降低了效率。该靶场目标雷达系统主要包括5种雷达，在使用频段和调制方式上时有重叠和重复。美军将雷达分成多个独立的、耦合关联低的功能模块，通过明确定义的接口连接起来，以此增强了雷达系统的工作协调和频率管理。

导弹试验场电磁频谱管理

建立技术标准，减少相互干扰 导弹发射系统是一个具有复杂电气、电子结构和机械结构的混合系统，有着数以万计的电子元器件和机械零部件。此外，包括导弹飞行测试中使用的各种测控雷达、无线电通信系统、遥测系统和外测安全系统等无线电类发送设备，这些用频设备作用距离远、输出功率高、工作频段分布宽，而且方向性强。这些设备除了发射有用信号外，还产生谐波发射、寄生发射和噪声发射等无用信号，形成电磁干扰。endprint