2.3 车载站型
2.3.1 应用领域
自20世纪70～80年代起，随着集成电路、电子元器件及信号处理技术的进步，使得需要由1辆或数辆机动车承载的机动散射通信系统得以实现。随着这些机动散射通信系统的大量装备，20世纪80年代出现了散射通信的一个跃升期，它的应用方式主要有：
（1）战役、战术级地域通信公网的远程骨干传输手段；
（2）军、师级机动指挥所之间的远距离、多节点组网通信；
（3）防空兵导弹发射数据传输应用。
对流层散射通信在上述应用中的主要优势是：单跳跨距远、跨越复杂地形能力强，可有效弥补多跳微波接力通信对地形、地貌的要求，并显著减少中继节点的数量及相应的保障需求；无须申请信道或转发器资源，且抗侦收能力突出，近乎完美地经受过多次局部战争的实战检验。
2.3.2 站型特征
受使用习惯、设计理念、技术水平等方面的影响，世界各国的机动散射天线站主要分为多载车机动站和单载车机动站两大类，其典型代表分别为美国的AN/TRC-170系列和俄罗斯的P-423系列机动散射通信系统。其站型特征如下：
（1）多载车机动站。
● 1～2副中等口径（通常1.8～4.5m）的抛物面天线，采用天线拖车形式拖曳。
● 1辆方舱通信车（含数个19英寸标准机柜、用于安装1～2台高功率放大器、低频单元及业务接入设备等）。
● 另需发电、人员保障车辆若干。
（2）单载车机动站。
1辆方舱通信车，集成1～4副中、小口径天线（通常不超过2.4m）、1～4台高功率放大器（通常不超过400W）、1～4台低频设备、综合业务接入等通信设备，以及发电、环控等配套设备。
就两类机动站的可部署性而言，俄罗斯的单载车机动站优于欧美同时期的多载车机动站型：
● 单载车机动站的车顶散射天线与整套电子设备在同一载车上高度集成，无天线拖车，系统规模大为简化，机动性好；
● 单载车机动站的天线架设在方舱顶部，既不需要在现场架设天线时搭建基础平台，又使天线中心点自然举高一个车身的高度，实现对天线前方低矮障碍物的跨越；
● 单载车机动站的天线与收发信机之间通过方舱内外的固定波导连接，避免了额外架设软波导的时间，提高了系统的开通/撤收时间（通常在30min内），并减小了插入损耗的影响。
2.3.3 技术特征
（1）主要工作频段为C频段，部分系统逐渐向X、Ku等更高频段过渡；
（2）综合采用QPSK调制解调、FEC编解码、自适应均衡、自动功率控制等技术，支持中、大通信容量散射传输；
（3）当配置1副天线时，一般采用“角度+频率”分集技术体制；当采用两副以上天线时，通常采用“空间+频率”分集技术体制；
（4）当配置两副以上天线时，通常具有单站多向通信或单站中继通信能力。
2.3.4 设备组成及工作原理
1．设备组成
散射车主要由载车底盘、散射通信设备、天伺馈设备、供配电设备、安全保密设备、网络交换设备、引接设备、加固计算机、短信终端、定位测向设备、方舱、环境保障设备等部分组成。散射车设备组成框图如图2-23所示。其中主要部分如下：
● 散射通信设备：包括调制解调器、收发信机、发滤波器组、中频切换器、高功率放大器、射频前端、散射综合业务设备、10kHz晶振、集中监控处理设备、散射网勤务终端、散射网勤务终端适配器、散射频谱监测设备。
● 天伺馈设备：包括2.1m车载散射天线、天线控制器。
● 安全保密设备：保密机。
● 引接设备：光端机、被传设备。
● 供配电设备：24kW电站、配电设备。
● 环境保障设备：照明、应急照明及空调等。
图2-23 散射车设备组成框图
2．工作原理
散射车采用异频双工方式，8重分集技术体制，独立双通道设计，工作原理如图2-24所示。
发射时，通信业务通过光端机或被传设备传输至散射综合业务设备进行复分接处理，将多类业务复接为一个群路业务并进行群路加密，将群路加密后的信号通过高速串行接口传输至调制解调器，由调制解调器将信号变频至70MHz的中频信号，并将两路相同信号传输至收发信机，由两个收发信机分别进行变频处理，将信号变频至X频段，然后通过高功率放大器、发滤波器组后经过散射天线进行发射。
接收时，散射天线将接收的信号经过射频前端传输至收发信机，由收发信机进行变频处理，变频至70MHz的中频信号，并传输至调制解调器进行解调处理，输出群路业务至散射综合业务设备，在经过解密处理后，由散射综合业务设备将群路业务分接为语音等业务，通过引接设备远传至指挥所。
2.3.5 典型站型介绍
1．AN/TRC-170型车载散射通信站[15]
1）功能用途
AN/TRC-170(V)战术数字对流层散射通信设备是Raytheon公司为美军三军联合战术通信系统（TRI-TAC）研制的大容量、超视距干线传输设备，用于取代美军原来的多路模拟对流层散射设备（如AN/TRC-97、AN/TRC-113和AN/TRC-123）。
2）技术体制
AN/TRC-170(V)于1980年11月完成原型样机研制，1982年生产，第一套系统在1984年年底投入应用。AN/TRC-170可由美军的高机动多用途轮式车辆（HMMWV）运输，电子设备安装在方舱内，天线由拖车运输。该站工作于C频段，调制方式为BPSK/QPSK，传输速率为128～4608kb/s，在当时该容量完全满足C3系统骨干和支线链路的带宽要求。除TRI-TAC外，AN/TRC-170也可直接为用户构建点对点传输/中继链路，业务支持多路语音、数据、传真、电报等，其站型包括终端站和中继站，中继跳段最多可达8跳。
美军在役的AN/TRC-170(V)系列对流层散射通信设备包括V2、V3、V5三种类型。可为战术领域提供视距、绕射和超视距对流层散射多路无线通信。AN/TRC-170 V2和V3型散射通信系统的主要用户是美国陆军和空军，AN/TRC-170 V5则用于海军陆战队。V2型设计工作距离为240km，最大传信率4Mb/s，4名操作人员在4～5h内架设开通；V3型设计工作距离为160km，最大传信率为2Mb/s，操作人员的开通时间为1～2h。
AN/TRC-170(V2)为重型对流层散射通信设备安装在S-280方舱里，采用2副2.9m抛物面天线和2个2kW功率放大器、4台接收机、2台发射机和2台合成器，如图2-25所示。
AN/TRC-170(V3)为轻型对流层散射通信设备，安装在S-250机箱内，采用2副1.8m抛物面天线和1台2kW功率放大器，如图2-26所示。
AN/TRC-170(V5)是轻型对流层散射通信设备，主要由美国海军陆战队使用。该系统与V3型相似，也仅有一台2kW发射机、除采用两副2.4m抛物面天线且展开时仍以三脚架支撑外，其他配置与V3型相同，如图2-27所示。
图2-25 AN/TRC-170(V2)战术数字对流层散射通信设备
图2-26 AN/TRC-170(V3) 战术数字对流层散射通信设备
图2-27 AN/TRC-170(V5)战术数字对流层散射通信设备
AN/TRC-170(V)战术对流层散射通信系统是美军远程通信资源中的关键部分，在多次现代信息化战争中得到了成功应用。在海湾战争中，有100多套AN/TRC-170对流层散射通信机用于构建“沙漠风暴”区域骨干通信网络，这被认为是历史上最大的对流层散射通信部署；在“伊拉克自由”行动期间，美军再次利用AN/TRC-170散射通信系统把关键的指挥控制链路延伸到了整个战区，在数百千米的通信范围内显著减轻了对战术卫星通信资源的需求。
到2005年6月，美军装备的AN/TRC-170已达719套，包括333套V3型、134套V5型、252套V2型设备，这也是美军远程通信资源的关键部分。
3）升级情况
进入21世纪后，美军逐渐认识到AN/TRC-170系统原有最高4Mb/s的传输带宽已越来越不能适应现代信息化联合作战对各类高速多媒体信息流的传输需求，比如“捕食者”无人机、JWICS（联合全球情报通信系统）、VTC（视讯会议）、AN/TYQ-127等，其数据文件大小可达数兆比特，绝大多数需要至少8Mb/s的带宽才能运行。而AN/TRC-170的最大带宽容量只有有限的4Mb/s，要在短时间内及时分发信息产品，如图像、情报、导弹预警、气象、报文等业务信息，提供联合作战或单军种的新闻、教育、训练、视频等所需的信息服务，需要AN/TRC-170提供更大容量的传输能力。
为了延长AN/TRC-170的使用寿命和可用性，以满足全球信息栅格（GIG）中不断发展的用户需求，美军自2002年起就提出了AN/TRC-170系统升级计划，主要涉及调制解调器和天线两部分内容。
（1）散射调制解调器升级[16-17]。
2004年，美军要求为AN/TRC-170系统提供升级型调制解调器，以便将对流层散射通信带宽增加至8Mb/s以上。Comtech公司作为具有AN/TRC-170散射调制解调器升级能力的单位，为此开展了长期的工程技术研究。
自2005年起，Comtech公司陆续接到订单，为美军提供AN/TRC-170的Modem升级设备。到2012年年底，Comtech公司先后采用最高传输容量8Mb/s的CS678散射调制解调器、最高传输容量16Mb/s的CS6716散射调制解调器及最高传输容量20Mb/s的CS67200散射调制解调器，为美军提供了多达300余套的Modem升级设备。CS6716/CS67200散射调制解调器如图2-28所示。
升级散射调制解调器后的AN/TRC-170系统，结合最新的交换、复用设备，大幅提升了地域通信网及战术信息传输的效率，同时有助于满足联合作战环境下的通信需求。
图2-28 CS6716/CS67200散射调制解调器
（2）天线升级[18]。
天线升级也是AN/TRC-170升级计划的重要部分，2010年，美海军陆战队与Comtech公司签订了152套CSA3000可搬移快速建链天线（TFLA）的合同，用于替代海军陆战队所有的AN/TRC-170旧天线。TFLA是一种安装在单拖车上的具有自动对准能力的3m角分集天线系统，它可以仅由2人在不使用任何专用工具的条件下30分钟内架设起来并完成对准，如图2-29所示。天线升级后的AN/TRC-170更易于操作和快速部署，自2011年起在中东地区服役。
图2-29 Comtech公司的TFLA天线
另外，TFLA还可在拖车上安装所有其他散射通信硬件，Comtech公司2009年展示了集成TFLA、CS6716或CS67200调制解调器、固态功率放大器的通信拖车（TCT），称其为一种完全淘汰AN/TRC-170无线电方舱的简单升级方法，可以减少50%的设备足迹和人员配备[19]，如图2-30所示。
图2-30 Comtech公司的TCT系统
2．P-423-1型车载散射通信站
1）功能用途
P-423-1即“双桅横帆船”，是由莫斯科无线电技术研究所研制的一种移动对流层散射通信设备。该设备单跳通信距离为150～300km，可用其建立长达2000km的对流层散射接力通信链路。P-423-1散射通信站主要用作长途干线链路的多跳中继设备，或构成栅格状地面支撑网。
2）技术体制
P-423-1散射通信站装在3辆车上，包括1辆通信设备车、1辆电源设备车和1辆工程维修车，如图2-31所示。P-423-1散射通信站的通信设备车采用通信设备和散射天线的单车集成技术，系统架设和撤收方便，具有良好的机动性能。
图2-31 P-423-1散射通信站
P-423-1散射通信站配备2部1.5kW发射机和2副2.6m抛物面天线，传输速率为48～2048kb/s，并采用宽带Chirp（线性调频）信号形式和匹配滤波分离多径技术获取隐分集效果并消除码间干扰，使总的分集效果达到8重，具有良好的可靠性。与美国AN/TRC-170(V)相比，在传输速率1Mb/s以下时，性能基本相当，而且系统简化、开通快；缺点是当传输速率为2Mb/s时通信距离短。
P-423-1散射通信站于1982年定型，现已生产数百套，并参与过实战。
3．DART-T型车载散射通信站[20]
DART-T的英文全称是Dual Mode All Band Relocatable Communications Transport Terminal（美国Raytheon公司宣传资料）或Dual-mode All-band Relocatable Tactical Terminal（美国General Dynamics SATCOM Technologies公司宣传资料），它是Raytheon公司与General Dynamics公司根据美国空军下一代散射通信系统OTH计划而合作开发的。DART-T是一种具有对流层散射和卫星通信两种模式的可重配小型战术终端，同时也是一款全球推出较早的Ku频段散射装备。作为Raytheon公司下一代大容量超视距（High-Capacity Beyond Line-of-Sight，HC-BLOS）对流层散射家族的产品，它不但以独立终端的形式销售，还可作为联合网络节点（JNN）中卫星可搬移终端的散射增强套件，以选件形式供应。
Raytheon公司称，DART-T能为军事通信体系提供带宽拓展能力，从而减少对已经严重饱和的卫星带宽的需求。与Comtech和TCS公司的产品类似，该站比单纯的卫星地面终端使用更灵活，在散射模式下没有等待时间长、易被干扰等固有问题。
DART-T具有多种可配置站型，它采用的TM-20调制解调器支持256kb/s～20Mb/s自适应数据速率，可根据战术/可搬移或固定应用等不同场合选配高功率放大器和天线。除主推的Ku频段外，还可现场配置成为C、X频段散射模式或C/Ku/Ka频段卫星模式。DART-T有悍马车载站型（如图2-32所示）、拖车安装的JNN STT改进站型（如图2-33所示）及包装箱站型（如图2-34所示）等形式。当工作于Ku频段时，由1副2.4m角分集天线提供4重分集，DART-T比AN/TRC-170(V3)的设备能力强，故能支持更高的传信率或更远的距离。
图2-32 DART-T的悍马车载站型
图2-33 DART-T的JNN STT改进站型（拖车站）
图2-34 DART-T的包装箱站型
4．其他车载散射通信站型
英国军方对开发应用散射通信设备也十分重视。英国Marconi公司是欧洲最大的散射通信设备制造商之一，长期从事对流层散射通信设备的研制与生产。该公司生产的H7400和H7450等战术对流层散射通信系统，是英国“松鸡”战术通信网的重要组成部分。其中H7450车载散射通信系统于1982年开始正式服役。单站由1辆电子设备车（装载1个方舱）、2辆天线拖车（每车配备一副4.5m抛物面天线）、1辆发电车组成，如图2-35所示。该系统工作在C频段，采用QPSK调制体制，传输速率为256～2048kb/s，输出功率为1kW，具有4重分集接收能力，单跳可达250km。
图2-35 英国H7450车载散射通信系统
Alcatel 179是法国Alcatel公司生产的一种战术对流层散射通信站，1995年开始批量生产。它工作在C频段，输出功率为500W，安装在可空运的一辆载车上，采用1副装在起重机上的4.6m天线（最大架高17m），以2重角分集与3重带内频率分集实现6重分集效果，如图2-36所示。在200～400km的距离内工作时，传输速率可达2×2048kb/s。架设开通时间为3人1小时。
图2-36 法国Alcatel 179型车载散射通信系统
2.3.6 典型应用
1．战役级地域公网机动节点干线传输应用
美国三军联合战术通信系统（TRI-TAC）是最著名的战役级地域公网通信系统之一，TRI-TAC是根据美国国防部1971年5月制定的一项各军兵种共用通信计划而研制的战术通信系统，服务于空军、陆军和海军陆战队，也被称为“联合战术通信计划”或“多种服务通信系统”。在陆军中，该系统装备在军级以上单位，与国防通信系统互通。TRI-TAC基于电路交换技术，采用对流层散射通信系统作为干线传输设备，实现节点交换机之间的远程链接。
2．军、师级机动指挥所之间的远距离、多节点组网通信应用
在21世纪初中东地区的几次军事冲突中，美军利用AN/TRC-170型车载散射通信系统将关键的指挥控制链路扩展到了整个作战区域，为海军陆战队远征部队提供了连接各军、师级指挥所的骨干通信手段，成为行动期间最为稳定、可靠的通信链路。基于对近期实战使用效果的检验评估，对流层散射系统被美国军方视为具有类似于战术卫星资源的通信能力（宽带超视距），并且将灵活使用对流层散射通信系统来建立中程通信链路，作为远征作战中的一种条令性使用规范。
3．防空兵导弹发射数据传输应用[21]
自20世纪80年代以来的很长一个时期，AN/TRC-170型车载散射通信系统是美军服役装备目录中唯一具有为防空炮兵提供非常精确、低等待时间地传输导弹发射数据能力的通信设备，其精确、低时延的传输能力对于导弹发射数据至关重要。若采用卫星通信，产生的传输时延将严重影响作战性能。