超低频高压发生器主要关键技术解剖

VLF超低频高压发生器系统天线效率很低，远在几千公里以外的水下潜艇接收到的信号非常微弱，这个信号还必须与频段内的电磁噪声和潜艇机动引起的噪声进行竞争，所以超低频收信机接收的信号信噪比非常低。现有的一些通信技术已不能满足超低频对潜通信的可靠性要求，必须在以下的主要关键技术上寻找突破。

1.发射天线设计技术

在超低频通信研究的初期，曾考虑利用现有的甚低频天线辐射超低频信号。通过估算和试验发现，天线输入为兆瓦级的功率，其辐射功率只有几十毫瓦，无法满足超低频通信要求。之后，对多种天线设计方案进行了研究和探索，只有中间馈电两端接地的接地天线达到了实用价值。

2.大功率合成技术

由于辐射效率十分低下，要求发射机能提供兆瓦级的功率。为了提高发射机电源使用效率，上世纪七、八十年代开始研究利用大功率开关管进行信号"放大"技术。俄罗斯利用晶闸管的开关作用实现了大功率"放大"。开关管"放大"的基本思路是:它从输入信号的波形采集有关信息(如相位)，利用这些信息去分别控制各功率开关，输出幅度相同且含有特定相位的矩形脉冲，把这些相位按特定要求的矩形脉冲有序地叠加起来，经滤波而得到与输入波形相似、但功率非常大的输出。超低频高压发生器主要难题是开关速度高、功率大的开关管的制造技术需要突破，另外，开关管的安全防护、波形合成技术需要进一步完善。

3.通信抗干扰技术

一方面由于超低频频率低，绝对频带窄，可用的频率资源有限，工作频率实际上是公开的，为敌方实施干扰创造了更多的机会;另一方面，潜艇接收超低频信号时环境恶劣，接收信号的信噪比非常低下;这些都使通信的可靠性遭受到了致命的伤害。为了提高通信的可靠性，除了增大发射功率外，还要选取适当的调制解调和纠错编码译码方式，在有限的带宽里使用扩频技术，从软件和硬件上对信号进行处理等措施。另外，在低噪声放大技术、脉冲干扰削波技术、工频(50Hz或60Hz交流)干扰抑制技术、海洋和大气噪声抑制技术、潜艇自噪声抑制技术方等面需要进一步的研究。

4.提高通信速率技术

超低频高压发生器的信息速率由于受到发信天线带宽的限制十分低，再使用纠错编码、扩频通信等抗干扰技术后信息速率会变得更低，通信可靠性的提高是以牺牲信息速率为代价的，如美国早期的超低频对潜艇通信系统信息速率的建议值是0.01bps，即发送一个字符需要五至十分钟的时间，如此低的信息速率难以满足通信实时性要求。