自带天线的水下通信“远古时代”对人类来说

而且，人类还在不断扩大无线通信的范围。 从一开始只是楼上楼下的距离，到现在地面与太空的距离，我们甚至还在向宇宙深处发送人类信号。 无线通信正在成为人类探索宇宙深空的有力工具。

然而，尽管无线通信已经到达外层空间，但在地球本身的某些地区似乎并没有达到理想的期望。

例如，在水中获得类似于地面和太空的无线通信效果是非常困难的。

自带天线的水下通信“远古时代”

对于人类来说，水下信号传播主要集中在海洋中。

与空气相比，水也可以传播信号，但在这个过程中，信号会因为水的阻挡和吸收而变弱甚至消失。 这导致无线信号在水中传播速度慢、通信距离短。

但作为海底活动最频繁的潜艇，有必要因为无线信号传输太困难而沉寂一年半吗？ 至少从信息价值的角度来看，每半年更新一次信息是浪费时间。 因此，为了应对海底通讯，专家们也想了很多办法。

既然无线通讯不可靠，那我只用一根电线不就够了吗？ 上世纪的许多潜艇顶部都会安装几根天线。 当需要向外界传输信息时，潜艇就会浮起，将天线送至离海很近或完全暴露在海面，然后完成发射任务。 此外，有些潜艇还会释放漂浮物，利用其上的天线进行短波通信。

相信即使是对通信技术零接触的朋友也能读到这样的话：潜艇就是为了进行水下突然袭击而设计的。 如果这样公开暴露天线或者漂浮物，这不是明显给了敌人一个活靶子吗？ 所以，这个招数可以在紧急情况下使用。 如果经常暴露的话，恐怕离沉没也不远了。

由于短波的频率较高，在水中的衰减也较大。 那么，利用长波进行海底通信就成为了较为可行的方法之一。 长波的优点是可以穿透水深20米左右。 一系列配套设施建成后，长波通信距离可达数千公里，深度超过100米。 这对于维护与潜艇通信时的安全起到了很大的作用。

但长波也有长波的问题。 为了实现数千公里的海底通信，对信号设施的要求非常高。 一般长波通信天线可以长达数百米，但为了进行超长波通信，美国建设了两个距离超过200公里的信令基站，天线总长度为135公里。 这个长波电台的辐射范围约为7000-8000公里，深度达到110，可以说是相当强大。

所以说，陆地有条件建造这么一个东西给潜艇发送信号，但想要潜艇也这么做，似乎显然不现实。 拖着一条巨大的尾巴游弋数百米，无论怎么想都显得太滑稽了。

这种听起来原始而繁琐的水下通信方案，体现了水下通信的难度。 但技术不可能永远停留在原地。 随着各种需求的不断增加，越来越多的水下通信解决方案被提出。

从卫星到二进制：实现更快的水下通信

1977年，为了应对海底通信问题，美国提出了利用卫星和蓝绿激光器的技术解决方案。

蓝绿光通信是激光通信的一种，海水对蓝绿波段可见光的吸收非常少，因此蓝绿光在海水中具有极强的穿透力。 不仅如此，蓝绿光对于产生极端天气的云层具有很强的穿透力。 再加上光束的方向确定性，使其成为海洋激光通信的优秀载体。

美国海军提出的计划是在确定潜艇位置后，利用卫星向潜艇发送蓝绿光，从而建立潜艇、卫星、指挥中心三合一的通信结构。 而且，为了不占用原有的微量资源，还将向太空发射专用的蓝绿光通信卫星。 然而，该项目在20世纪80年代和90年代繁荣了一段时间后，就逐渐消失了。 或许我们可以将其视为冷战时期科技竞争的产物。 因此，随着冷战的结束，军事威胁的减少，发射卫星这样的大动作就被暂时搁置了。

除了激光之外，传输声波信号也是各国都非常重视的技术。 这就是水声通信。

利用声波传输信号，解决了无线信号在水中传播不良的问题。 将文本、语音、图像等信息从电信号处理为声信号，然后通过水传输到目标上的接收器； 接收器接收到声音信号后，进行逆向处理，即可获得原始的语音、文字、图像等信息。

声波信号的优点是其衰减速度比无线信号小得多，因此具有长距离传播的能力。 但问题是，尽管有里程优势，但声波信号传播速度仍需进一步提高，例如传输速度太慢。 随着各国对海洋探测的重视，水声通信技术将成为下一个抢占的技术龙头。

麻省理工学院最近开发的一种新开发的无线系统可能会对海洋通信产生新的积极影响。

研究人员使用水下声纳发射器向水面发送声波信号，水面上产生与二进制数据传输的“0和1”相对应的微小振动。 然后利用接收器解读这些二元振动的信息，即可达到信息恢复的目的。 当然，这个接收器必须特别灵敏，否则检测不到信号就没用了。

简单来说，这种方法类似于海底设备在海面上敲出一个码字，然后接收器进行分析。 然后，当风平静时，接收者仍然可以看到文字是什么； 但如果海浪很大的话，可能会比较麻烦。

事实上，研究人员也在这方面努力，尽量减少海浪的影响。 如果技术成熟，其所产生的价值也值得期待。

通信可能是未来海洋探索的先驱

我们上面提到的很多水下通信技术都是基于潜艇的。 可见，如果未来有一天，潜艇通信能够像陆基无线通信一样高质量、快速、保密，那么潜艇将首先受益。 经过。 但这并不意味着水下通信技术仅限于潜艇的使用。

例如以下应用场景。

黑匣子作为调查分析飞机失事原因的重要记录，自然在设计中融入了很多技术，方便搜索。 比如，盒体设计成反光材料，方便陆地上寻找，而定位信标主要发射超声波，方便检测，只能在1600-3000米的范围内检测到，这也受到影响受到海洋障碍物的影响。 许多影响。

如果电池耗尽后仍然没有找到，事故原因可能会与黑匣子一起永远埋在海底。

如果将通讯技术移植到黑匣子上，进入大海后自动启动发射信号的功能，将极大方便外界探测和接收信号，从而快速查明事故原因，避免事故发生。类似情况尽快处理。

目前，越来越多的海洋勘探和海洋考古任务开始使用水下机器人进行工作。 由于通信技术的限制，很多情况下只能在机器人出水后才能对数据进行分析和处理，具有很大的局限性。 水下通信技术的加载可以实现机器人对水下情况的实时反馈，从而对探测内容做出相应的调整。

可以预见，随着海洋在各国规划和发展中发挥着越来越重要的战略作用，与海洋勘探相关的技术将不断更新迭代。 而由于海洋资源集中在海底，海底通信技术成为解决一切问题的前提。 在这样的需求和竞争下，水下通信可能会在不久的将来产生令人兴奋的突破。

【钛媒体作者简介：文/闹吉提】

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Tags：通信 潜艇 信号 无线 天线