水下通信

岸上实体(人或物)对水下目标的通信和水下实体之间的通信。水下通信按其手段通常可以分为电磁波通信和非电磁波通信两种。

电磁波在水中传播与在空气中不同。由于水的电导率σ介电常数ε与空气中的电导率 σ0和介电常数ε0不同(见表),因此其传播特性也不一样。

图

电磁波从空气进入海水中时,电场的水平分量Ex远大于垂直分量Ey,电场方向基本是水平的,因此传播方向是向下的(见图)。这时,在深度为h处的场强 公式 符号是按指数规律衰减的,衰减很快。波长越短,衰减越大;水的电导率越高,衰减越大。

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由于上述这些特点,电磁波在海水中的传播距离有限。一般来说,长波可穿透水的深度是几米,甚长波穿透水深是10~20米,越长波穿透水深是100~200米。电磁波在海水中的传播速度为

公式 符号

式中c为光速,λO为空气中的波长。因而在水中的波长为

公式 符号

利用电磁波对海水中目标通信时,电磁波主要是先通过大气再穿透海水。因为超长波和甚长波在大气中的衰减仅为1.5~3分贝/兆米,而在海水中的衰减是0.2~10分贝/米,所以利用电磁波进行水下通信,大部分路径要靠大气传播。水下通信需要波长很长的电磁波,为了得到一定的辐射功率,就需要庞大的天线系统(兆瓦级甚长波发射天线通常占地面积为数平方公里,超长波发射天线还要大得多),以及很大功率的发射机(几十千瓦到数兆瓦);然而水中接收天线则可以做得较小。因此,这种通信只限于岸台发射,水中接收。

水下通信还可以采用非电磁波通信,如水声通信。电于声波在海水中衰减较小,利用声波在海水中通信可得到数十公里的通信距离,在有波导现象存在时,通信距离会更远。水面船只对潜艇或潜艇之间的通信,大多采用水声通信,