單通道地空無線電臺

技術名稱(英):Single Channel Ground & Airborne Radio System (SINCGARS)

研製國家:美國

研製時間:20世紀70年代中期

部署時間:20世紀80年代末期

簡介: 戰術通信基本可分成兩大部分,即幹線通信網(Trunk Communication Network)和戰鬥網無線電臺 (Combat Net Radio)。戰鬥網無線電臺(CNR)主要是指短波(中、小功率)和超短波電臺通信,它們主要是以單工(或半雙工)方式的輻射狀網通信。單通道地空無線電系統(SINCGARS)是戰鬥網無線電臺VHF-FM中的一個系列,是美國陸、海、空和海軍陸戰隊在近距離應用的新一代甚高頻戰鬥網無線電通信系統,是戰術戰場指揮員在前沿20公里地域內指揮部隊和空中支援的主要手段,配有EC-CM模組,具有電子反干擾能力,能夠提供高度可靠的保密話音通信和資料通信。它可裝備美軍的師和獨立部隊,直至坦克、戰車、直升機、榴彈炮和執行任務的排、班或組等小部隊。

系統組成

SINCGARS電臺採用模組結構,背負台和車載台的收發信機模組RT-1439收發單元相同,由RT-1439收發單元加上其他各模組式單元就可組成背負電臺和車載電臺。

RT-1439收發單元應用了一個16鍵的鍵盤輸入改變頻率,鍵盤上有一液晶顯示板。

非綜合通信保密型(non-ICOM)收發信機可通過插入一模組與通信保密設備KY-57/TSEC Vinson 結合使用,另還具有插入資料模組進行資料通信的措施。在收發信機中,還包含一個獨立的介面,用於保密遙控單元(SRCU)。遙控距離達4km;遙控範圍包括:SRCU和被控的RT之間的通信,電臺所有的面板控制功能,頻率預置,所有ECCM加注的控制。對於車載無線電臺的遙控,採用車內遙控器(IRUC)。

電臺的側面有一個SINCGARS個人電腦介面,允許任何PC機及其兼容機接入SINCGARS網中。

在收發信機中,設計了一個由Pin二極體電路組成的五段天線匹配器;為了消除諧波,在機載電臺和地面電臺的發射機功率放大器輸出回路中,都採用了三波段低通濾波器。

在ECCM模組中,採用了跳頻技術,最大限度地減少了敵方干擾設備的影響。在跳頻模組設計中,不要求有專門的時鐘電路,由溫度補償晶體振蕩器產生工作頻率,並提供計時。

SINCGARS電臺廣泛使用數位技術,控制部分使用微處理機以及低功耗大型積體電路。

功能及特點

戰鬥網無線電系列的任務是為作戰部隊提供可靠的通信。它包括供坦克排和前沿偵察部隊使用的小型單個VHF網和主要的戰術VHF通信網,以及進一步擴大通信距離的轉播網。這些VHF通信網常常疊加在連接旅級司令部上和一級指揮部的高頻無線電通信網上。

其特點表現在:

  1. 綜合性強,主要體現在多頻段和多功能方面;
  2. 大量採用跳頻自動通道搜索、自適應天線調零、猝發傳輸等抗干擾技術以及加密技術;
  3. 頻段寬,波段間隔小,可用波道多,電臺之間的相容性和互通性好,便於組織戰術協同通信;
  4. 普遍採用頻率合成技術,縮小波段間隔,減少波道選擇時間。採用軟體編程,增大預置波道的存儲和自動選擇能力;
  5. 大量採用微小型化器件和積體電路,功耗小,體積和重量明顯下降,可靠性大大提高;

在數位技術出現之前,晶體是產生頻率的基本手段,晶體振蕩的不足之處是,當改變頻率時則必須更換晶體,而且必須給通信網中的每部電臺提供能控制所有頻率選擇的備份晶體。

數位技術的採用導致了利用頻率合成技術產生射頻能量,由此產生的頻率合成表示所需的輸出頻率的組成或構成。頻率合成器依靠頻率標準(一般是晶體)產生基本的頻率,然後把基本頻率分成精確分量,再以不同的排列把頻率分量加在一起,從而產生出所需要的輸出頻率。

利用頻率合成技術,通過十進位控制,常常根據撥號接通,產生可供操作員選擇的精確頻率。基本頻率的穩定度一般通過使頻率保持在皕鑄囓顙蚗繸o,“本機晶體”頻率合成器極少隨振蕩器系統產生明顯漂移,它利用數位鎖相環電路,以使基準頻率不致偏離頻率標準。在通信期間,因空氣中溫度和濕度的變化會引起電介質的變化,而電介質的變化又會引起電容器電容的變化,使基準頻率保持不變的優點就在於調諧電路上,根據電容的變化控制頻率的變化。

現狀及發展趨勢:

  1. 減輕重量
    在當今發展計劃中,特別強調設備的重量。儘管現代電子技術,諸如表面貼裝技術有助於減少無線電臺的尺寸,但有兩個因素限制了小型化程度的可能性:一個因素是控制旋鈕、開關和顯示器的外部尺寸必須足夠大才能被戴保暖手套或身穿三防服裝的作戰人員使用;另一個因素是需要提供足夠的電池電源。發展最慢的技術領域主要是電池,根據目前的技術,一塊電池只能使輸出功率為5瓦的這類無線電臺工作12小時,這樣,必須面臨一天更換兩次電池的雜務。

  2. 機內GPS
    另一個發展趨勢是把無線電臺和衛星導航設施組合在一起,即電臺配有機內GPS接收機或配有用於附加GPS接收機的內部或外部介面。無線電臺和GPS的組合大大減少了操作員的工作負擔,把無線電臺和GPS組合在一起,就形成適合用戶攜帶的單一設備,但同時也帶來了一個風險,即鍵盤或顯示器的故障將導致兩個系統的故障。美陸軍希望把GPS設施配到所有前線的無線電臺上,但英國傾向于在指揮官無線電臺上配有這種能力。

  3. 雙波段無線電臺
    雙波段無線電臺能提供比大多數戰術地面用戶所需的更多功能,僅特種作戰、前進空軍控制員和包括支援警察作戰的部隊就是雙波段電臺的很大市場,德國R/S公司在本世紀初提供雙波段無線電臺的新設備。

  4. 資料傳輸
    直到最近,戰鬥網無線系統反處理話音資訊,但高保密性加密系統是以數位技術為基

    礎的,而不是類比技術,這就迫使我們開發能傳輸數位資料流程的無線電臺,這種能力可發送其他形式的數位資訊。

    美國陸軍有其專用在30-88MHz範圍的SINCGARS系列的話音/資料無線系統。其中包括PRC-119A背負、VRC-87A、VRC-88A、VRC-89A、VRC-90A、VRC-91A和VRC-92A車載無線電臺。

  5. 戰術互聯網
    由ITT和通用動力公司開發的SINCGARS SIP試圖提供幾個特別的改進,其中包括提高資料傳輸能力。變化包括增加Reed-Solomon 前向糾錯,提高吞吐量,同時改進了通信距離和明顯改進了抗干擾能力,新的跳頻波形提高了同步概率,前降低了傳輸的額外開銷,同時改進的通道接入演算法允許在公共網上傳輸混合的話音和分組資料,對高分組資料通過率的話音操作影響很小。

    SINCGARS目前正在推出一種稱為高級SIP(Asip)的輕型配置,與以前的SINCGARS型號完全能互換,並且能與較老式車載適配器相容,而且具有RT-1523C/D SIP無線電臺的功能,但其體積只有它的一半。包括BA-5590乾電池在內的總重量為3.4公斤。新的快速通道接入協定將提高在共用話音/資料網中的性能。同時軟體編程能力可在將來不斷地改進。

    通用動力公司地面系統部的高資料率(HDR)無線電臺已設計成目前SINCGARS SIP無線電臺的升級產品。為了提供一個擴大了的資訊帶寬,在跳頻工作方式時它能以48kb/s速率工作,在單通道工作方式能以60kb/s速率工作,在25Khz通道帶寬中達到這些資料率,同時保持較早期的96kb/s 增強資料模式的靈敏度、通信距離和抗干擾性能。HDR試圖增補目前現有的系統和為2005年後使用設計的未來數位無線電臺之間的空白。

  6. 另外,易通話(Speakeasy)多頻段多模式無線電臺頻率覆蓋範圍為2-2000MHz,電臺能工作在HF、VHF和UHF波段,主要的特點是能迅速重編波形來適應頻帶擁擠,頻率分配、操作模式、組網、互通性和電子戰威脅的變化。Speakeasy涉及高級數位信號處理多晶片、可編程四通道Cypris晶片資訊保密模組和新的多頻帶/寬帶天線設計領域。通過變換軟體或公共模組,它將能使用現有波形(如SINCGARS和EPLRS)的增強型或仿真新的波形,能與美國和其盟軍使用的15種以上電臺互通,而且還能處理美陸軍近期數位無線電臺的資料波形。

指揮和控制系統、感測器平臺和嵌入式電腦要求的數位通信水平和除話音和資料外圖像和即時視頻的需要,可超過現有系統(SINGARS、EPLRS和MSE TPN)的綜合容量。

作用及影響

進入晶片時代,美軍的SINCGARS-V單通道地面與機載無線電系統VHF通信需求計劃應運而生。該計劃旨在採用跳頻技術提供高度安全的電子抗干擾(ECCM)保護來率先提供通用的通信業務,SINCGARS旨在取代美國現在使用的少數電臺。其中最突出的是SINCGARS大量取代了VRC-12無線電臺系列(該電臺通類比話,特定資料連結所要求的資料率為12b/s)。最新的改進型SINCGARS SIP (SINCGARS改進計劃)的資料率提高到5000b/s,反映了數位化的發展趨勢,而且未來的型號預計數位率會更高。

SINCGARS-V電臺技術指標
頻率範圍:30-87.975MHz
調製方式:調頻(二進位數字字或類比)
通道數:2320
通道間隔:25kHz
工作方式:單通道和跳頻(具有機內ECCM模組,跳速為100-300次/秒)
通置信道:6(單通道工作)
頻偏:±5和±10kHz(對任何手動或預置頻率)
頻率輸入:通過鍵盤輸入
頻率穩定度:±3×10ˉ6
保密通信能力:與美國現有的保密設備配套
資料通信能力:75b/s -16kb/s (移頻鍵控或數位方式)
自檢方式:微機控制加LED顯示
調諧方式:全電子式
電池:平衡式鋰電池
背負式-12V DC
車載式-28V DC,符合MIL-STD-1275
機載式-28V DC,符合MIL-STD-704
工作溫度:車載式- -60°F - +125°F
機載式-符合MIL-E-5400類1A
體積:8.5(高)×23.7(寬)×37(深)cm(不含COMSEC模組)
重量:8.3kg (不含COMSEC模組)
接收機特性:雜訊係數-10dB
鏡像抑制-80 dBm(最小)
中頻抑制-100dBm(最小)
音頻輸出-50 m W/600Ω
發射機特性:輸出功率-4.5W(背負式)(對於車載式可加50W放大器),10W(機載式)
雜訊回應-100 dbB
頻偏-±6.5 kHz

劉見微
資訊來源:

  1. 李永壽 . 戰術電臺溯源與前瞻 .外軍電信動態,2000,(2)
  2. 姜煥成譯. 戰場無線電臺的發展 .外軍電信動態,1999,(1)
  3. 趙志法. 單通道地面與機載無線電系統. 外軍電信動態,1993,(3)