二戰(zhàn)期間的電子對(duì)抗

二戰(zhàn)期間的電子對(duì)抗〔17〕馬巖其次次世界大戰(zhàn)中，無(wú)線電已被交戰(zhàn)各國(guó)廣泛使用，對(duì)信號(hào)源進(jìn)展測(cè)向定位的技術(shù)也快速進(jìn)展起來(lái)。而且，隨著各國(guó)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(wú)法滿(mǎn)足軍事活動(dòng)的要求，無(wú)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(lái)看一看二戰(zhàn)期間無(wú)線電測(cè)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(hào)最強(qiáng)，而環(huán)狀面與電波垂直時(shí)，天線接收到的信號(hào)強(qiáng)0。20輻射源定位。早期的無(wú)線電放射機(jī)大多工作在中長(zhǎng)波段，由于較長(zhǎng)的波長(zhǎng)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(zhǎng)的關(guān)系。絕大多數(shù)天線的長(zhǎng)度至少要到達(dá)波長(zhǎng)的四分之一，在實(shí)際應(yīng)用中，尺寸到達(dá)二分之一波長(zhǎng)的“半波偶極子”格外通常還要用多個(gè)環(huán)相連接來(lái)增加信號(hào)。早期的測(cè)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(wú)線電放射臺(tái)，而后旋轉(zhuǎn)天線直到信號(hào)消逝，此時(shí)天線與放射機(jī)的方向垂直，但只靠一次測(cè)向無(wú)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(cè)向或依靠其它導(dǎo)航信息來(lái)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(wú)線電測(cè)向技術(shù)又前進(jìn)了關(guān)B-T”測(cè)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(hào)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(hào)被原樣“重建”，安裝在這里的一個(gè)獨(dú)立的環(huán)狀天線對(duì)重建的信號(hào)進(jìn)展測(cè)向。在這個(gè)精妙的設(shè)計(jì)中，由于主天線無(wú)需轉(zhuǎn)動(dòng)，測(cè)向裝置的有用性大大提高，很快就在航海導(dǎo)航中推廣開(kāi)來(lái)。早期無(wú)線電測(cè)向儀主要和長(zhǎng)波信號(hào)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(wèn)題。拿短波來(lái)說(shuō)，它能夠被電離層反射，所以短波不會(huì)像中長(zhǎng)波那樣老狡猾實(shí)地貼著地面?zhèn)鞑?，接收機(jī)收到的信號(hào)可能是自輻射源直線傳來(lái)的，也有可能是經(jīng)過(guò)電離層反射了一次甚至屢次的，這給判1919了來(lái)自電離層反射的天波，這讓高頻無(wú)線電測(cè)向成為了可能。戰(zhàn)功赫赫的高頻測(cè)向“哈夫-達(dá)夫”〔Huff-Duff〕測(cè)向儀是二戰(zhàn)中英國(guó)皇家海軍廣泛使用的一種無(wú)線電測(cè)向系統(tǒng)，它的名字來(lái)源于高頻無(wú)線電測(cè)向〔HF/DF〕1926為英國(guó)雷達(dá)爭(zhēng)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(wú)線電測(cè)向原理定位閃電產(chǎn)生的電磁波來(lái)判定雷暴的位置。盡管論文是公開(kāi)發(fā)表的，但似乎并未引起其他國(guó)家的留意，這項(xiàng)技術(shù)得以在隱秘狀態(tài)下連續(xù)朝測(cè)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(duì)德軍轟炸機(jī)的威逼，英國(guó)在不列顛群島緊急部署了部位于沿海地區(qū)，波束面對(duì)歐洲大陸，這意味著英國(guó)內(nèi)陸地區(qū)沒(méi)有雷達(dá)掩蓋，只有依靠成立的觀看部隊(duì)對(duì)內(nèi)陸空域進(jìn)展目視搜尋。面對(duì)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(wèn)題，1937·道丁要求每個(gè)防區(qū)都要有3個(gè)“哈夫-達(dá)夫”測(cè)向站對(duì)戰(zhàn)斗機(jī)上的無(wú)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(cè)向站的部署。1938版的“B-T”，再升級(jí)為“哈夫-達(dá)夫”。為了便于被“哈夫-達(dá)夫”測(cè)向，每個(gè)22個(gè)漫畫(huà)形象命名的放射機(jī)每分鐘會(huì)放射時(shí)長(zhǎng)141赫茲連續(xù)音頻信號(hào)，由于放射時(shí)間足夠長(zhǎng)，且人耳對(duì)1千赫茲的聲音格外敏感，讓“哈夫-達(dá)夫”操作手的測(cè)向效率大為提高，同時(shí)還順帶起到了敵我識(shí)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(wú)線電信號(hào)，并留神翼翼地調(diào)整一個(gè)周密的撥盤(pán)來(lái)確定目標(biāo)與監(jiān)聽(tīng)站的方位角。當(dāng)被測(cè)信號(hào)是莫爾斯碼或斷續(xù)的信號(hào)時(shí)，這一過(guò)程將會(huì)更加困難。所以，這種測(cè)向方法通1的角度值就會(huì)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(guó)海軍首先將常規(guī)報(bào)文壓縮為短編碼，再通過(guò)恩尼格瑪加密后快速發(fā)出。一名嫻熟的德國(guó)海軍20傳統(tǒng)方法對(duì)其測(cè)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(pán)就可以便利地讀取，測(cè)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(wú)作用?；始液＼姷摹肮?達(dá)夫”測(cè)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(cè)向距離令英國(guó)人格外滿(mǎn)足，但美中缺乏的是測(cè)向精度仍相對(duì)較低。194455測(cè)向站的測(cè)量數(shù)據(jù)相平均的方法提高測(cè)量精度。在英國(guó)外鄉(xiāng)的工作也列入日程。后來(lái)，更嚴(yán)謹(jǐn)?shù)慕y(tǒng)計(jì)學(xué)算法代替了簡(jiǎn)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(jí)，將相對(duì)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(dòng)掃描目標(biāo)頻段的連續(xù)調(diào)諧馬達(dá)，當(dāng)偵測(cè)到信號(hào)時(shí)能夠馬上報(bào)警，操作手就可以趕在信號(hào)消逝前進(jìn)展快速微調(diào)，進(jìn)一步提高了測(cè)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(cè)向之后，英軍會(huì)派遣獵潛艇和飛機(jī)對(duì)該方向進(jìn)展1944年，德軍才覺(jué)察即使發(fā)送短代碼也不能逃脫“哈夫-達(dá)夫”的測(cè)454完全無(wú)法截獲、破譯和測(cè)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(cè)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(huà)出一條經(jīng)過(guò)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(guò)程，得到另一條直線，而測(cè)量者自身就處于兩線的穿插點(diǎn)上。雖然測(cè)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(huì)選3牢靠為了抑制天氣影響，無(wú)線電測(cè)向技術(shù)被引入，傳統(tǒng)航標(biāo)被無(wú)線電放射臺(tái)取代，稱(chēng)為“信標(biāo)”，而光學(xué)測(cè)角儀被無(wú)線電測(cè)向儀取代。雖然技術(shù)轉(zhuǎn)變了，但所用的根本原理并沒(méi)有變，只不過(guò)是將原先的實(shí)地測(cè)量轉(zhuǎn)移到電磁空間中而已。使用無(wú)線電測(cè)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(jiàn)到的環(huán)形測(cè)向天線就是一個(gè)很好的例證。早期的測(cè)向天線需要用搖把搖動(dòng)，飛行員或領(lǐng)航員通過(guò)聽(tīng)辨信標(biāo)信號(hào)來(lái)查找“零點(diǎn)”，40儀和可以顯示信標(biāo)與機(jī)身相對(duì)角度的無(wú)線電羅盤(pán)，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(tái)，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(cè)向儀進(jìn)展導(dǎo)航時(shí)，不僅可以選擇專(zhuān)用無(wú)線電信標(biāo)，還可以選擇其它位置的大功率放射臺(tái)或民用播送電臺(tái)進(jìn)展測(cè)向。為防范德軍飛機(jī)以BBC國(guó)播送公司就制定了相關(guān)預(yù)案，在戰(zhàn)斗爆發(fā)后，英國(guó)境內(nèi)的全部播送電臺(tái)都調(diào)諧到了同一個(gè)頻率上，讓敵人無(wú)法對(duì)指定的電臺(tái)進(jìn)展測(cè)向。對(duì)英空襲期間，德國(guó)人在其外鄉(xiāng)、挪威8012于當(dāng)天啟用哪些信標(biāo)，只有德國(guó)人自己知道。要干擾這些信標(biāo)臺(tái)，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(guó)國(guó)內(nèi)的大功率放射機(jī)數(shù)量稀缺，即使將國(guó)內(nèi)全部符合要求的電臺(tái)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(tái)成功啟用，德軍也有可能很快就會(huì)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(tái)更高；另一種方法是使用小電臺(tái)將收到的德國(guó)信標(biāo)信號(hào)重復(fù)放射出去，將其“偽裝”得與德國(guó)信標(biāo)一模一樣，讓德軍飛機(jī)無(wú)法識(shí)別接收到的信號(hào)到底是來(lái)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(guó)也不大可能同時(shí)啟用更多數(shù)量的信標(biāo)臺(tái)，由于那樣會(huì)讓自己的飛行員也弄不清楚，而且，這種方法對(duì)于德國(guó)間諜在英國(guó)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(lái)襲德軍飛機(jī)的導(dǎo)航帶來(lái)了麻煩，甚至于有些飛時(shí)機(jī)誤降在英國(guó)機(jī)場(chǎng)。1941710別成功“誘騙”1架Ju-881Do-217，這兩架完好無(wú)損的德軍先進(jìn)機(jī)型成為了皇家空軍絕佳的爭(zhēng)論對(duì)象。使用簡(jiǎn)便的逆向測(cè)向由于用無(wú)線電測(cè)向法來(lái)導(dǎo)航定位需要安裝專(zhuān)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(chē)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(cè)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(tái)站識(shí)別字母，這樣接收者就可以確接收者會(huì)聽(tīng)到信號(hào)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(tīng)到莫爾斯碼和峰值/度，就可以算出地面站的方位角。逆向測(cè)向?qū)⒑?jiǎn)單性集中在地面站，而對(duì)于使用者來(lái)說(shuō)，除一部一般的無(wú)線電接收機(jī)外無(wú)需安裝其它專(zhuān)用設(shè)備。第一個(gè)承受逆向測(cè)向方法的無(wú)線電導(dǎo)航系統(tǒng)是德國(guó)的“德律風(fēng)根羅盤(pán)放射機(jī)”，只不過(guò)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(lái)，雖然這些天線本身固定不動(dòng)，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(wú)線信標(biāo)”，簡(jiǎn)稱(chēng)288.5調(diào)幅連續(xù)波信號(hào)。信標(biāo)臺(tái)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(huì)以摩爾斯碼放射臺(tái)站識(shí)別字母“V”，然后恢復(fù)放射連續(xù)信號(hào)。導(dǎo)航的過(guò)程格外簡(jiǎn)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(tái)的方位角。好玩的是，奧福德岬信55“G”，兩個(gè)信標(biāo)518511938子專(zhuān)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(yáng)”〔sonne〕31式令其波束圖如同花瓣一般。奇異的信號(hào)調(diào)制方式讓“太陽(yáng)”301940年開(kāi)頭，德國(guó)在西班牙、挪威、荷蘭、法國(guó)等地區(qū)建設(shè)了18座“太陽(yáng)”導(dǎo)航臺(tái)，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(yáng)”導(dǎo)航臺(tái)，并對(duì)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(yáng)”導(dǎo)航臺(tái)在內(nèi)的一系列絕密資料。適逢英國(guó)的“前進(jìn)”導(dǎo)航系統(tǒng)由于作用距離短，無(wú)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(guó)人正在為此發(fā)愁。而“太陽(yáng)”對(duì)使用者來(lái)說(shuō)是一個(gè)完全開(kāi)放的系統(tǒng)，只需要一部一般的無(wú)線電接收機(jī)和一個(gè)會(huì)算數(shù)的導(dǎo)航員就夠了，這讓英國(guó)人大喜過(guò)望，毫不見(jiàn)外地將“太陽(yáng)”導(dǎo)航臺(tái)改了個(gè)