电磁频谱管理与检测课件.ppt

1、Electromagnetic Spectrum Management and Monitoring1.1.定义：定义：按电磁波波长按电磁波波长(或频率或频率)连续排列的电磁波族。连续排列的电磁波族。一、电磁频谱的基本知识一、电磁频谱的基本知识 在军事上，电磁频谱电磁频谱既是传递信息的一种载体传递信息的一种载体，又是侦察敌情的重要手段侦察敌情的重要手段，已成为交战双方交战双方争夺的制高点制高点之一。电磁频谱是一个充满神奇充满神奇的无形世界无形世界。随着军队信息化建设的高速发展，它已成为未来战场上未来战场上影响战争胜负战争胜负的一个重要砝码重要砝码。当今世界，是信息大爆炸的时代，电磁频谱管电磁频

2、谱管理理则是信息高速公路上的“交通警察交通警察”。2.2.电磁频谱的划分电磁频谱的划分无线电波3000米0.3毫米红外线0.3毫米0.75微米可见光0.7微米0.4微米紫外线0.4微米10毫微米X射线10毫微米0.1毫微米射线0.1毫微米0.001毫微米高能射线小于0.001毫微米传真(电视）用的波长是36米雷达用的波长更短，3米到几毫米1.甚低频（甚低频（VLF）330千赫（千赫（KHz）甚长波甚长波 10010km 2.低频（低频（LF）30300千赫（千赫（KHz）长波长波 101km 3.中频（中频（MF）3003000千赫（千赫（KHz）中波中波 1000100m 4.高频（高频（H

3、F）330兆赫（兆赫（MHz）短波短波 10010m 5.甚高频（甚高频（VHF）30300兆赫（兆赫（MHz）米波米波 101m 6.特高频（特高频（UHF）3003000兆赫（兆赫（MHz）分米波分米波 微波微波 10010cm 7.超高频（超高频（SHF）330吉赫（吉赫（GHz）厘米波厘米波 101cm 8.极高频（极高频（EHF）30300吉赫（吉赫（GHz）毫米波毫米波 101mm 9.至高频至高频 3003000吉赫（吉赫（GHz）丝米波丝米波 10.1mm无线电频谱和波段划分 段号 频段名称 频段范围（含上限不含下限）波段名称 波长范围（含上限不含下限）二、电磁频谱实战案例二、

4、电磁频谱实战案例案例案例1 1：19041904年年2 2月月8 8日日俄战争（地点：旅顺日日俄战争（地点：旅顺 ）1904年日俄战争，俄罗斯军舰上的报务员利用发射机成功干扰了日军通信线路，结果日本军舰不战而退世界上世界上第一次第一次使用电磁频谱作战电磁频谱作战就大显神奇的魔力。日本与俄国在中国开始的一场战争沙皇尼古拉二世为俄军送行攻占旅顺后，举行宴会的日军将领日、俄双方在朴茨茅斯签订和约 日军对电磁频谱管电磁频谱管理控制不力理控制不力，作战计划以及“AF”密电被美军截获破译，并发出信息，日军中套，丧失作战主动权惨败，4艘航空母舰被击沉，海军航空兵部队主力全部被歼。案例案例2 2：194219

5、42年日美中途岛之战年日美中途岛之战 案例案例3 3：19821982年英阿马岛海战年英阿马岛海战 马岛战争是1982年4月到6月间，英国和阿根廷为争夺马岛（马尔维纳斯群岛）主权而爆发的一场局部战争。距南大西洋与南太平洋之间的要冲航道麦哲伦海峡250 海里，距阿根廷本土276 海里；寒带，多沼泽，物资贫乏。战略地位极其重要，是沟通南半球两大洋交通的必经之路，是英国在南大西洋最重要的基地。在两次世界大战中，英国海军都利用这一基地控制南大西洋的制海权，开发南极的前进基地，海底石油之争。马岛首府阿根廷港马岛首府阿根廷港马岛首府阿根廷港马岛首府阿根廷港马岛首府阿根廷港马岛首府阿根廷港 1982年5月4

6、日号称英国海军最先进的“谢菲尔德号”导弹驱逐舰，由于没有解决好卫星通信系统和雷达系统的频率使用问题，以至于两个系统不能同时工作，战斗中，该舰与指挥所进行卫星通信，雷达系统关机，没能及时发现来袭的阿根廷战机，最终被飞鱼导弹击中，舰毁人亡。谢菲尔德级驱逐舰3架架“超级军旗超级军旗”攻击机，在攻击机，在46 公里处，攻击机组突然跃升公里处，攻击机组突然跃升至至150米，启动机载雷达，锁定米，启动机载雷达，锁定目标后，发射目标后，发射2枚枚“飞鱼飞鱼”式反式反舰导弹，导弹离水面仅舰导弹，导弹离水面仅2米高，米高，速率为速率为1000km/h。被击中的被击中的“谢菲尔德谢菲尔德”号号被击中的被击中的“谢

7、菲尔德谢菲尔德”号号被击中的被击中的“谢菲尔德谢菲尔德”号号 耗资耗资1.5亿美金亿美金“谢菲尔德号导弹驱逐舰谢菲尔德号导弹驱逐舰”在在研制之初，研制之初，忽视忽视了舰载雷达警戒系统与舰载卫星通了舰载雷达警戒系统与舰载卫星通信系统的电磁兼容性，致使两个系统同时工作时相信系统的电磁兼容性，致使两个系统同时工作时相互干扰，无法发现目标（来袭导弹）而丧失作战时互干扰，无法发现目标（来袭导弹）而丧失作战时机机沉没。沉没。灭顶之灾的教训：灭顶之灾的教训：二战后丘吉尔总结说二战后丘吉尔总结说：“没有这种战场魔法，我没有这种战场魔法，我们就会失败们就会失败、失败、直至死亡。、失败、直至死亡。”案例案例4 4

8、：美越战争：美越战争（1961年年1975年）年）美国空军在越南战争期间损失惨重，被击落飞机2500架，飞行员死亡5000多名。AQM-34Q型147火蜂无人侦查机携带“百舌鸟”反辐射导弹的F-105G战斗轰炸机 在某次战役中，美军共发射了137枚“百舌鸟”导弹，导致越军50%的防空导弹系统暂时失去了战斗力，发射和技术保障阵地上约200枚防空导弹被美军摧毁。F-105G战斗轰炸机在越南上空加油 案例案例5 5：19901990年海湾战争年海湾战争（1991年年1月月17日日2月月28日）日）海湾战争准备阶段，美军国防部电磁兼容分析中心向美军中央司令部提供了多国部队的频率数据库频率数据库、海湾地

9、区电磁环境资料电磁环境资料，还抽调专家与多国部队频谱管理组频谱管理组织织组成联合机构，对电磁频电磁频谱谱实施有效管理有效管理，为多国部队作战提供了可靠保证。美国动用了12类50多颗各种军用和商用卫星构成战略侦察网，为多国部队提供了70的战略情报。伊拉克军队在多国部队的电磁干扰和精确制导武器打击下，无线电通信中断、雷达迷盲、武器装备性能难以正常发挥，使军队失去有效指挥，处处被动挨打。特点：信息化、空间化、远程化、精确化特点：信息化、空间化、远程化、精确化 案例案例6 6：福莱斯特级航空母舰事件：福莱斯特级航空母舰事件（美国：（美国：CVA59，6万万T级）级）1967年7月25日，上午11时，受

10、该舰雷达波干扰，一枚“阻尼”空地火箭意外地从停在舰艉飞行甲板末端的F-4飞机机翼下点火，击中了一架A-4攻击机的副油箱，导致一系列爆炸。F-4F-4F-4F-4F-4F-4A-4A-4A-4A-4A-4A-4死亡死亡134134人，人，64 64 人重伤人重伤，2727架飞机被毁，架飞机被毁，4343架架严重受损。严重受损。1.1.无线电波与频率划分（频率无线电波与频率划分（频率3000GHz3000GHz电磁波）电磁波）三、电磁频谱管理三、电磁频谱管理序号序号频带名称频带名称频率范围频率范围波段名称波段名称波长范围波长范围-1至低频（至低频（TLF）0.030.3Hz至长波或千兆米波至长波或

11、千兆米波100001000Mm0至低频（至低频（TLF）0.33Hz至长波或百兆米波至长波或百兆米波1000100Mm1极低频（极低频（ELF）330Hz极长波极长波10010Mm2超低频（超低频（SLF）30300Hz超长波超长波101Mm3特低频（特低频（ULF）3003000Hz特长波特长波1000100km4甚低频（甚低频（VLF）330kHz甚长波甚长波10010km5低频（低频（LF）30300kHz长波长波101km6中频（中频（MF）3003000kHz中波中波1000100m7高频（高频（HF）330MHz短波短波10010m8甚高频（甚高频（VHF）30300MHz米波（超

12、短波）米波（超短波）101m9特高频（特高频（UHF）3003000MHz微微波波分米波分米波101dm10超高频（超高频（SHF）330GHz厘米波厘米波101cm11极高频（极高频（EHF）30300GHz毫米波毫米波101mm12至高频（至高频（THF）3003000GHz微米波微米波10.1mm2.2.电磁频谱的特性电磁频谱的特性（1 1）电磁频谱的有限性；电磁频谱的有限性；（少数划给军方）（少数划给军方）（2 2）频谱资源的非消耗性；频谱资源的非消耗性；（不可再生）（不可再生）（3 3）频谱资源的三维性；频谱资源的三维性；（4 4）频谱资源的易受污染性；频谱资源的易受污染性；（5 5

13、）频谱资源的共享性；频谱资源的共享性；（6 6）具有不可替代性。）具有不可替代性。3.3.电磁频谱的重要性电磁频谱的重要性 电磁频谱对于一个国家是一种非常重要的战略电磁频谱对于一个国家是一种非常重要的战略性资源；在现代经济和国防建设中越来越显示出不性资源；在现代经济和国防建设中越来越显示出不可替代的重要性；电磁频谱资源是现代人类社会和可替代的重要性；电磁频谱资源是现代人类社会和经济发展的物质基础，已经构成了信息化时代人类经济发展的物质基础，已经构成了信息化时代人类生存条件的基本要素。生存条件的基本要素。1 1）国家）国家2 2）军事领域）军事领域 未来战场具有装备数量多、种类全、电台密度大、程

14、式复杂、电磁环境变化节奏快等特点，如不加强频谱管理，势必造成通信干扰，联络不畅等问题，从而影响整个战局的成败。75007500多个高频网多个高频网12001200多个甚高频网多个甚高频网70007000个特高频网个特高频网海湾战争：海湾战争：4.4.无线电频谱资源属于国家无线电频谱资源属于国家l中华人民共和国物权法和中华人民共和国无线电 管理条例明确规定：“无线电频谱资源属于国家所有”。l任何侵犯无线电频谱资源的行为，都是侵犯国家利益的 行为。l 无线电频谱在国防建设中地位突出，国家只有实行垄断 ，才能保证军事用频的需要和安全。l 以国家的权力规范无线电频谱的配置，解决需求与稀缺 之间的矛盾。

15、l 维护良好的空中电波秩序，必然需要国家的统一控制和 管理。5.5.电磁频谱管理的基本概念电磁频谱管理的基本概念1 1）电磁频谱管理的定义电磁频谱管理的定义 电磁频谱是国家通过专门机关，运用法律、行政、技术和经济等手段，以实现公平合理、经济有效利用电磁频谱和卫星轨道资源的行为和活动。2 2）电磁频谱管理的主要内容电磁频谱管理的主要内容 频率管理；设备管理；无线电台站）管理；无线电监测；无线电检测；非无线电设备的电磁频谱辐射管理；电磁频谱管理法规和技术标准；无线电涉外管理。6.6.电磁频谱管理的意义电磁频谱管理的意义 电磁频谱管理是无线电通信的基础，是电子系统发挥最大效能的关键，是信息畅通的重要

16、保证。电磁频谱是唯一能支持机动作战、分散作战和高强度作战的重要媒体。频谱是一种无形的战斗力，并且是可与火力机械动力相提并论的新型战斗力；战时频率资源如同弹药、油料一样重要，是作战的必需物资基础。7.7.管理机构管理机构 国际电信联盟（成立于国际电信联盟（成立于18651865年）年）联合国设立专门机构，总部联合国设立专门机构，总部日内瓦，有日内瓦，有192192个成员国。个成员国。(International Telecommunication Union，ITU)主要职能：主要职能：登记各国电台无线频率的分配；登记各国电台无线频率的分配；协调各国电台频率以消除相互干扰；协调各国电台频率以消除

17、相互干扰；尽可能低的电信费率；尽可能低的电信费率；促进发展中国家建设和改进电信事业；促进发展中国家建设和改进电信事业；通过业务合作促进采取保障生命安全的各种措施；通过业务合作促进采取保障生命安全的各种措施；为成员国从事电信业方面的研究，提出建议等。为成员国从事电信业方面的研究，提出建议等。世界无线电频率划分表世界无线电频率划分表划分原则划分原则l3条基准线条基准线A线、线、B线、线、C线线中国中国第三区第三区*第一区第一区第二区第二区第三区第三区第三区第三区*ABCl频率划分频率划分一区：一区：467个频段个频段二区：二区：471个频段个频段三区：三区：463个频段个频段 国家无线电管理局（国

18、家无线电办公室）国家无线电管理局（国家无线电办公室）中国人民解放军电磁频谱管理委员会（全军频管委）中国人民解放军电磁频谱管理委员会（全军频管委）地方无线电管理局地方无线电管理局 中国人民解放军电磁频谱管理委员会办公室（全军频中国人民解放军电磁频谱管理委员会办公室（全军频 管办）管办）（工业与信息化部）（工业与信息化部）国务院各部委无线电管理机构国务院各部委无线电管理机构无线电管理局（国家无线电办公室）无线电管理局（国家无线电办公室）中华人民共和国工业和信息化部中华人民共和国工业和信息化部 编制无线电频谱规划；负责无线电频率的划分、分配编制无线电频谱规划；负责无线电频率的划分、分配与指配；依法监

19、督管理无线电台（站）；负责卫星轨道位与指配；依法监督管理无线电台（站）；负责卫星轨道位置协调和管理；协调处理军地间无线电管理相关事宜；负置协调和管理；协调处理军地间无线电管理相关事宜；负责无线电监测、检测、干扰查处，协调处理电磁干扰事宜，责无线电监测、检测、干扰查处，协调处理电磁干扰事宜，维护空中电波秩序；依法组织实施无线电管制；负责涉外维护空中电波秩序；依法组织实施无线电管制；负责涉外无线电管理工作。无线电管理工作。中华人民共和国无线电频率划分规定(2006.10.16)四、无线电监测四、无线电监测1.1.无线电波传播无线电波传播 无线电波在空间传播，频率或波长不同，传播特无线电波在空间传播

20、，频率或波长不同，传播特性不同，但都可以发生反射、折射和散射。性不同，但都可以发生反射、折射和散射。1 1）地波（地表面波）传播）地波（地表面波）传播 地波是指沿着地球表面进行传播的电磁波。地波是指沿着地球表面进行传播的电磁波。长波主要以地表传播方式传播，传播距离可达几长波主要以地表传播方式传播，传播距离可达几千甚至上万公里；长波能穿透海水和土壤，多用于海千甚至上万公里；长波能穿透海水和土壤，多用于海上、水下、地下的通信与导航；中波在白天主要靠地上、水下、地下的通信与导航；中波在白天主要靠地面传播，夜间也可由电离层反射传播，主要用于广播面传播，夜间也可由电离层反射传播，主要用于广播和导航。和导

21、航。2 2）波导电波传播）波导电波传播 在电离层下缘和地面所组成的同心球壳形波导内在电离层下缘和地面所组成的同心球壳形波导内的传播，主要适用于长波、超长波或极长波；在地下的传播，主要适用于长波、超长波或极长波；在地下坑道内的传播，主要适用于超短波。坑道内的传播，主要适用于超短波。在分层介质中，类似于金属波导中的传播。在分层介质中，类似于金属波导中的传播。3 3）天波传播）天波传播 指自发射天线发出的电波，在高空被电离层反射指自发射天线发出的电波，在高空被电离层反射或折射后到达接收点的传播方式。或折射后到达接收点的传播方式。长、中、短波都可以利用天波传播。长、中、短波都可以利用天波传播。4 4）

22、视距传播）视距传播 指电波在发射天线和接收天线互相指电波在发射天线和接收天线互相“看得见看得见”的视距内进行电波传播。的视距内进行电波传播。从超短波到微波都利用视距传播。从超短波到微波都利用视距传播。5 5）散射传播）散射传播 低空对流层和高空电离层中介质分布是不均匀的，低空对流层和高空电离层中介质分布是不均匀的，电磁波遇到这些不均匀的电磁波遇到这些不均匀的“介质团介质团”就要产生散射，就要产生散射，被散射的电波有一部分到达接收点的传播方式。被散射的电波有一部分到达接收点的传播方式。从超短波到微波都可利用散射传播。从超短波到微波都可利用散射传播。2.2.无线电监测的概念无线电监测的概念 采用技

23、术手段和一定的设备对无线电发射的基本采用技术手段和一定的设备对无线电发射的基本参数和频谱特性参数进行测量，对模拟信号进行监听参数和频谱特性参数进行测量，对模拟信号进行监听，对数字信号进行频谱特性分析，对频段利用率和频，对数字信号进行频谱特性分析，对频段利用率和频带占有度进行测试统计分析，并对非法电台和干扰源带占有度进行测试统计分析，并对非法电台和干扰源测向定位进行查处。测向定位进行查处。3.3.无线电监测的目的无线电监测的目的 确保无线电台站设备不引起有害干扰，并能进行确保无线电台站设备不引起有害干扰，并能进行有效的工作和服务。有效的工作和服务。4.4.无线电检测无线电检测无线电检测是对无线电

24、设备各项技术指标的测定。无线电检测是对无线电设备各项技术指标的测定。1）用频谱设备参数检测；）用频谱设备参数检测；2）用频台站设备检测；）用频台站设备检测；3）干扰检测；）干扰检测；4）电磁兼容性分析）电磁兼容性分析无线电检测的分类无线电检测的分类 为确保无线电通讯设备或系统在公共电磁环境中完成本身功能的同时，对同一环境中的其它设备既不产生也不会遭受到有害干扰而进行的技术分析。医疗设备的频谱管理医疗设备的频谱管理雷达干扰通信干扰光电干扰反辐射导弹反辐射炸弹反辐射无人机微波定向能武器激光武器粒子束武器电子伪装模拟欺骗冒充欺骗有源隐身无源隐身电子情报通信情报雷达告警光电告警雷达测向通信测向光电测向电子攻击电子侦察电子防护电子抗干扰电磁加固频率分配信号保密其它电子战电子干扰反辐射攻击定向能武器电子欺骗隐身信号情报威胁告警测向定位