二戰(zhàn)期間的電子對抗

二戰(zhàn)期間的電子對抗〔17〕馬巖其次次世界大戰(zhàn)中，無線電已被交戰(zhàn)各國廣泛使用，對信號源進(jìn)展測向定位的技術(shù)也快速進(jìn)展起來。而且，隨著各國軍隊(duì)機(jī)械化程度的提高，傳統(tǒng)導(dǎo)航的效率、精度和有效距離都已無法滿足軍事活動的要求，無線電技術(shù)也當(dāng)仁不讓地進(jìn)入了導(dǎo)航領(lǐng)域。今日，我們就來看一看二戰(zhàn)期間無線電測向與導(dǎo)航的進(jìn)展。根本技術(shù)的演進(jìn)早在1888年，著名科學(xué)家海因里?！ず掌澰谧C明電磁波存在的一系列試驗(yàn)中便使用了環(huán)狀天線。在試驗(yàn)中，環(huán)狀天線展現(xiàn)出了與偶極子天線完全相反的方向特性，當(dāng)環(huán)狀面與電波平行時(shí)，天線接收到的信號最強(qiáng)，而環(huán)狀面與電波垂直時(shí)，天線接收到的信號強(qiáng)0。20輻射源定位。早期的無線電放射機(jī)大多工作在中長波段，由于較長的波長與大地的耦合作用小，格外適于遠(yuǎn)距離傳播，1900～1910工程之一。同時(shí)，天線的效率還取決于尺寸大小與工作波長的關(guān)系。絕大多數(shù)天線的長度至少要到達(dá)波長的四分之一，在實(shí)際應(yīng)用中，尺寸到達(dá)二分之一波長的“半波偶極子”格外通常還要用多個(gè)環(huán)相連接來增加信號。早期的測向系統(tǒng)承受了一個(gè)可以旋轉(zhuǎn)的環(huán)狀天線，操作手首先將接收機(jī)調(diào)諧到一個(gè)的無線電放射臺，而后旋轉(zhuǎn)天線直到信號消逝，此時(shí)天線與放射機(jī)的方向垂直，但只靠一次測向無法確定放射機(jī)在天線的哪一邊，所以操作手需要進(jìn)展屢次測向或依靠其它導(dǎo)航信息來確定放射機(jī)的方位。1909·貝里尼和亞歷山德羅·托西的一項(xiàng)制造讓無線電測向技術(shù)又前進(jìn)了關(guān)B-T”測向儀使用了兩個(gè)垂直放置的三角環(huán)狀天線。天線接收到的信號被傳送到纏繞在木質(zhì)框架上的線圈中，在這個(gè)易拉罐大小的框架中，信號被原樣“重建”，安裝在這里的一個(gè)獨(dú)立的環(huán)狀天線對重建的信號進(jìn)展測向。在這個(gè)精妙的設(shè)計(jì)中，由于主天線無需轉(zhuǎn)動，測向裝置的有用性大大提高，很快就在航海導(dǎo)航中推廣開來。早期無線電測向儀主要和長波信號打交道，然而，同樣的技術(shù)用在更高頻率時(shí)卻遇到了意想不到的問題。拿短波來說，它能夠被電離層反射，所以短波不會像中長波那樣老狡猾實(shí)地貼著地面?zhèn)鞑?，接收機(jī)收到的信號可能是自輻射源直線傳來的，也有可能是經(jīng)過電離層反射了一次甚至屢次的，這給判1919了來自電離層反射的天波，這讓高頻無線電測向成為了可能。戰(zhàn)功赫赫的高頻測向“哈夫-達(dá)夫”〔Huff-Duff〕測向儀是二戰(zhàn)中英國皇家海軍廣泛使用的一種無線電測向系統(tǒng)，它的名字來源于高頻無線電測向〔HF/DF〕1926為英國雷達(dá)爭論領(lǐng)軍人物的沃森·瓦特發(fā)表了一篇關(guān)于雷暴預(yù)警系統(tǒng)的論文，該系統(tǒng)利用無線電測向原理定位閃電產(chǎn)生的電磁波來判定雷暴的位置。盡管論文是公開發(fā)表的，但似乎并未引起其他國家的留意，這項(xiàng)技術(shù)得以在隱秘狀態(tài)下連續(xù)朝測向和導(dǎo)航領(lǐng)域進(jìn)展。隨著各項(xiàng)配套技術(shù)的不斷成熟，1930為了應(yīng)對德軍轟炸機(jī)的威逼，英國在不列顛群島緊急部署了部位于沿海地區(qū)，波束面對歐洲大陸，這意味著英國內(nèi)陸地區(qū)沒有雷達(dá)掩蓋，只有依靠成立的觀看部隊(duì)對內(nèi)陸空域進(jìn)展目視搜尋。面對大規(guī)?？找u，目視跟蹤還將就頂事，但要引導(dǎo)機(jī)體更小、飛得更高的戰(zhàn)斗機(jī)就力不從心了。為解決這個(gè)問題，1937·道丁要求每個(gè)防區(qū)都要有3個(gè)“哈夫-達(dá)夫”測向站對戰(zhàn)斗機(jī)上的無線電進(jìn)展三角定位。但由于“哈夫-達(dá)夫”的關(guān)鍵部件之一——陰極射線管的產(chǎn)能缺乏，所以直到1937年末，29個(gè)防區(qū)中只有5個(gè)完成了測向站的部署。1938版的“B-T”，再升級為“哈夫-達(dá)夫”。為了便于被“哈夫-達(dá)夫”測向，每個(gè)22個(gè)漫畫形象命名的放射機(jī)每分鐘會放射時(shí)長141赫茲連續(xù)音頻信號，由于放射時(shí)間足夠長，且人耳對1千赫茲的聲音格外敏感，讓“哈夫-達(dá)夫”操作手的測向效率大為提高，同時(shí)還順帶起到了敵我識別器的作用。1940為不列顛空戰(zhàn)供給了有力保障。在大西洋戰(zhàn)役的尋獵德軍U·達(dá)標(biāo)船只的無線電信號，并留神翼翼地調(diào)整一個(gè)周密的撥盤來確定目標(biāo)與監(jiān)聽站的方位角。當(dāng)被測信號是莫爾斯碼或斷續(xù)的信號時(shí)，這一過程將會更加困難。所以，這種測向方法通1的角度值就會有較大誤差。因此，為了使發(fā)報(bào)時(shí)間最小化，削減潛艇暴露的可能，德國海軍首先將常規(guī)報(bào)文壓縮為短編碼，再通過恩尼格瑪加密后快速發(fā)出。一名嫻熟的德國海軍20傳統(tǒng)方法對其測向定位格外困難。然而，“哈夫-達(dá)夫”可以直接在陰極射線管上顯示方位角數(shù)值，操作手不再需要調(diào)整刻度盤就可以便利地讀取，測向時(shí)間可掌握在數(shù)秒之內(nèi)，讓德軍的短時(shí)編碼毫無作用?；始液＼姷摹肮?達(dá)夫”測向站最初部署在不列顛群島和北大西洋沿岸，在實(shí)戰(zhàn)中的的測向距離令英國人格外滿足，但美中缺乏的是測向精度仍相對較低。194455測向站的測量數(shù)據(jù)相平均的方法提高測量精度。在英國外鄉(xiāng)的工作也列入日程。后來，更嚴(yán)謹(jǐn)?shù)慕y(tǒng)計(jì)學(xué)算法代替了簡潔取平均值的方式，操作手需要將方位角讀數(shù)進(jìn)展分級，將相對牢靠的數(shù)據(jù)賜予高權(quán)重代入計(jì)算。1942線管產(chǎn)量和可用性的提高，“哈夫-達(dá)夫”擺脫了此前生產(chǎn)數(shù)量的限制。同時(shí)，投入生產(chǎn)的改進(jìn)型產(chǎn)品還裝備了可以自動掃描目標(biāo)頻段的連續(xù)調(diào)諧馬達(dá)，當(dāng)偵測到信號時(shí)能夠馬上報(bào)警，操作手就可以趕在信號消逝前進(jìn)展快速微調(diào)，進(jìn)一步提高了測向速度。改進(jìn)型“哈夫-達(dá)夫”被安裝在了護(hù)航艦艇上，當(dāng)?shù)萝姖撏П粶y向之后，英軍會派遣獵潛艇和飛機(jī)對該方向進(jìn)展1944年，德軍才覺察即使發(fā)送短代碼也不能逃脫“哈夫-達(dá)夫”的測454完全無法截獲、破譯和測向。但是，正如納粹很多劃時(shí)代的“黑科技”一樣，“信使”直到戰(zhàn)斗完畢也未投入使用，讓“哈夫-達(dá)夫”得以連續(xù)發(fā)揮作用。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在二戰(zhàn)中被擊沉的U24%要?dú)w功于“哈夫-達(dá)夫”測向系統(tǒng)。信標(biāo)——電磁空間中的燈塔利用傳統(tǒng)導(dǎo)航技術(shù)確定自身位置通常實(shí)行這樣的方法：首先在航圖上找到一個(gè)的地標(biāo)或燈/磁北方向的夾角，由此可以在航圖上畫出一條經(jīng)過該地標(biāo)的直線，而后再查找另一個(gè)地標(biāo)重復(fù)以上過程，得到另一條直線，而測量者自身就處于兩線的穿插點(diǎn)上。雖然測出2個(gè)地標(biāo)的方位角就可以確定自身位置，但為了提高精度，往往在實(shí)際運(yùn)用時(shí)會選3牢靠為了抑制天氣影響，無線電測向技術(shù)被引入，傳統(tǒng)航標(biāo)被無線電放射臺取代，稱為“信標(biāo)”，而光學(xué)測角儀被無線電測向儀取代。雖然技術(shù)轉(zhuǎn)變了，但所用的根本原理并沒有變，只不過是將原先的實(shí)地測量轉(zhuǎn)移到電磁空間中而已。使用無線電測向進(jìn)展導(dǎo)航在二戰(zhàn)中應(yīng)用頗為廣泛，在很多飛機(jī)背部或機(jī)身下部都可以見到的環(huán)形測向天線就是一個(gè)很好的例證。早期的測向天線需要用搖把搖動，飛行員或領(lǐng)航員通過聽辨信標(biāo)信號來查找“零點(diǎn)”，40儀和可以顯示信標(biāo)與機(jī)身相對角度的無線電羅盤，讓導(dǎo)航變得更加準(zhǔn)確和輕松。飛行員只要選擇幾個(gè)信標(biāo)臺，并使飛機(jī)與之保持相應(yīng)角度，就能夠依據(jù)預(yù)定航線順當(dāng)飛抵目的地，為遠(yuǎn)程飛行供給了牢靠的保障。在使用測向儀進(jìn)展導(dǎo)航時(shí)，不僅可以選擇專用無線電信標(biāo)，還可以選擇其它位置的大功率放射臺或民用播送電臺進(jìn)展測向。為防范德軍飛機(jī)以BBC國播送公司就制定了相關(guān)預(yù)案，在戰(zhàn)斗爆發(fā)后，英國境內(nèi)的全部播送電臺都調(diào)諧到了同一個(gè)頻率上，讓敵人無法對指定的電臺進(jìn)展測向。對英空襲期間，德國人在其外鄉(xiāng)、挪威8012于當(dāng)天啟用哪些信標(biāo)，只有德國人自己知道。要干擾這些信標(biāo)臺，可以選擇兩種方法：一是使用寬頻段大功率干擾機(jī)將這些信標(biāo)掩蓋，但英國國內(nèi)的大功率放射機(jī)數(shù)量稀缺，即使將國內(nèi)全部符合要求的電臺改作此用，仍舊需要4～6間才能做好預(yù)備，況且，即使大功率干擾臺成功啟用，德軍也有可能很快就會摸清干擾機(jī)的準(zhǔn)確位置，反將其作為信標(biāo)為其導(dǎo)航，精度則比使用歐陸的小功率信標(biāo)臺更高；另一種方法是使用小電臺將收到的德國信標(biāo)信號重復(fù)放射出去，將其“偽裝”得與德國信標(biāo)一模一樣，讓德軍飛機(jī)無法識別接收到的信號到底是來自真實(shí)信標(biāo)還是干擾機(jī)。相比之下，其次30標(biāo)就足夠了，德國也不大可能同時(shí)啟用更多數(shù)量的信標(biāo)臺，由于那樣會讓自己的飛行員也弄不清楚，而且，這種方法對于德國間諜在英國境內(nèi)設(shè)置的隱秘?zé)o線電信標(biāo)同樣有效。1940年7很快就給來襲德軍飛機(jī)的導(dǎo)航帶來了麻煩，甚至于有些飛時(shí)機(jī)誤降在英國機(jī)場。1941710別成功“誘騙”1架Ju-881Do-217，這兩架完好無損的德軍先進(jìn)機(jī)型成為了皇家空軍絕佳的爭論對象。使用簡便的逆向測向由于用無線電測向法來導(dǎo)航定位需要安裝專用的設(shè)備和天線系統(tǒng)，而且天線還要盡可能大些才能保證精度，往往在小型車輛或單座飛機(jī)上很難找到足夠的空間。因此，人們又將旋轉(zhuǎn)天線系統(tǒng)搬回了地面，變成了“逆向測向”的方法。當(dāng)?shù)孛嬲镜奶炀€旋轉(zhuǎn)至肯定角度時(shí)〔通常是正北，放射時(shí)機(jī)以莫爾斯碼播送臺站識別字母，這樣接收者就可以確接收者會聽到信號的峰值和零點(diǎn)，依據(jù)環(huán)形天線的特性，峰值應(yīng)當(dāng)在天線環(huán)面的切線方向，也就是“順”著天線的方向，用聽到莫爾斯碼和峰值/度，就可以算出地面站的方位角。逆向測向?qū)⒑唵涡约性诘孛嬲?，而對于使用者來說，除一部一般的無線電接收機(jī)外無需安裝其它專用設(shè)備。第一個(gè)承受逆向測向方法的無線電導(dǎo)航系統(tǒng)是德國的“德律風(fēng)根羅盤放射機(jī)”，只不過它所使用的是一系列呈倒“V”字形架設(shè)的雙極天線。16圍成一圈，形成了一個(gè)倒扣的傘形，并依據(jù)次序逐條進(jìn)展放射。這樣一來，雖然這些天線本身固定不動，但空間中形成1907190921929并依據(jù)部署地點(diǎn)將其命名為“奧福德岬旋轉(zhuǎn)無線信標(biāo)”，簡稱288.5調(diào)幅連續(xù)波信號。信標(biāo)臺巨大的環(huán)形天線以每分鐘1圈的速度旋轉(zhuǎn)，當(dāng)天線旋至北方時(shí)，會以摩爾斯碼放射臺站識別字母“V”，然后恢復(fù)放射連續(xù)信號。導(dǎo)航的過程格外簡潔，操288.5“V”字的播放，當(dāng)“V”停頓計(jì)時(shí)，讀出所用的時(shí)間，再乘以6〔每秒旋轉(zhuǎn)的角度〕就得到了接收機(jī)和信標(biāo)臺的方位角。好玩的是，奧福德岬信55“G”，兩個(gè)信標(biāo)518511938子專家克萊默博士制造了“厄勒克特拉”多向信標(biāo)，并以此為根底在二戰(zhàn)初期研制出了“太陽”〔sonne〕31式令其波束圖如同花瓣一般。奇異的信號調(diào)制方式讓“太陽”301940年開頭，德國在西班牙、挪威、荷蘭、法國等地區(qū)建設(shè)了18座“太陽”導(dǎo)航臺，在大西洋區(qū)域?yàn)榈萝婏w機(jī)和潛艇供給導(dǎo)航30018000.25也不算低了。1943的一座“太陽”導(dǎo)航臺，并對其進(jìn)展了航拍，計(jì)算出了它的放射特性。1944U-505軍隨即把握了包括“太陽”導(dǎo)航臺在內(nèi)的一系列絕密資料。適逢英國的“前進(jìn)”導(dǎo)航系統(tǒng)由于作用距離短，無法有效掩蓋北海海疆，而大西洋的布雷和反潛任務(wù)都急需高精度導(dǎo)航，英國人正在為此發(fā)愁。而“太陽”對使用者來說是一個(gè)完全開放的系統(tǒng)，只需要一部一般的無線電接收機(jī)和一個(gè)會算數(shù)的導(dǎo)航員就夠了，這讓英國人大喜過望，毫不見外地將“太陽”導(dǎo)航臺改了個(gè)