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在组成预警机的电子设备中，恐怕再也找不出一种像通信设备那样历史悠久而又平易近人的了：无线电通信的开端可以追溯到二十世纪初，比预警机上其它电子设备至少早二三十年；它在我们的生活中随处可见，如电台、手机和上网冲浪等等，基本原理和军事通信没什么不同。我们今天的话题，就是通信和数据链的基本技术，以及在预警机中的应用。
永不消逝的电波
跟笔者一样的70后读者，一定还记得我国著名表演艺术家孙道临主演的红色经典——《永不消逝的电波》。在影片的末尾，男主角李侠从容而坚毅的脸部近景，伴随着滴滴达达的发报声，出现一圈圈无线电波和片名。这一写意的镜头，让笔者第一次记住了电台，第一次记住了电波，第一次记住了发报，有了“通信”的启蒙。影片中所展现的电台和无线电波的发报过程，就是预警机诞生之初所使用的通信手段，称为摩尔斯电码。在预警机的祖师爷——TBM－3W中，只有1个操作员(除开飞机机组)负责录取雷达探测到的情报，再用摩尔斯电码以无线电波传到地面或军舰上的指挥所。最早的摩尔斯电码用点和划表示数字，数字又与单词相对应，因此，在使用中需要查找代码表。
在预警机中，通信所涉及的传输对象主要有声音、数据和图像三大类，以声音和数据为主。虽然声音也是以数字形式传输的——声音信号先变成模拟的电信号，然后变成0和1的序列，但是，“数据通信”是一个特指的概念，是用0和1这样的数字信号表示文字、符号或数字代码，并不包括声音。摩尔斯电码在TBM－3W中的使用，代表了数据通信在预警机中的应用，早于声音和图像，这种数据通信形式称为“电报通信”。后来发展出的数据通信，已经能通过数据通信网络或计算机进行通信，通信速率更快。
从烽火台到无线电
两千多年前，人们开始用烽火台传送信号。1901年，人们开始利用无线电进行通信。由于预警机的机动性，它同战斗机和地面指挥所的通信，都是无线通信，靠的是无线电波。
无线电波产生的基本道理在于电磁感应，进一步地说，是变化的电场产生磁场，磁场再产生电场，就有了电磁波。如果我们把电场和磁场用线条形象地表示出来，那么，电场和磁场的变化，可以看成是电力线和磁力线在空间中的“振荡”，振荡的产生需要有一个像“秋千”一样的振荡器。“秋千”就是由线圈L和电容器c组成的振荡电路，分别贮存磁场和电场能量。推动“秋千”振荡的就是源源不断的电流。而要把电路中的电磁能量发射出去，还必须具备两个条件。一是振荡的频率必须足够高，一定的时间内辐射出去的能量才越多。二是电路必须开放，就像荡秋千，不可能在一个密闭的屋子里，否则是荡不起来的，办法是将普通的LC振荡电路改造，使电容极板面积越来越小，极板间隔越来越大，再使电感线圈匝数越来越少，电路最终演化为一根直导线，叫作振荡偶极振子，即我们俗称的天线，当然是最简单的天线。但即使再复杂的天线，这个功能也是最基本的。有了天线，电磁场才能够发射到空间去。实际上，天线起了“能量转换”的作用——我们用导线送入天线的并不是无线电波，而是具有一定频率的振荡电流。在天线上不断产生电场和磁场，它们之间相互激发，形成的电力线和磁力线像链条一样，相互推斥而滞留在空间。由于高频振荡频率极高，相互推斥也极快，便在空间向外扩散传播开来，成为波。因为这种波是由电场和磁场产生的，所以称电磁波，简称电波。
载波——运载信号的“宽体”或“窄体”客机
电磁波能够传得很远并且传得很快(每秒30万千米)，人们由此想到把声音、图像或数据变成电信号搭载在电磁波上，让电磁波像飞机一样送它们到更远的地方，并迅速到达目的地。于是，在通信中就有了“载波”的概念。需要注意的是，只要是无线电波，无论它工作在什么频率，在空间传播的速度都是一样的，之所以有工作频率上的区别，一个很重要的原因是频率越高，单位时间内能够辐射出更多能量，也就是能传送更多的信息。因此，频率低的载波，就像窄体客机：频率高的载波，就像宽体客机。两种飞机的飞行速度可以相同，但载客量是不同的，专业上叫作“带宽”，又叫“容量”。载波频率越高，带宽越大，传送的信息越多，所以，通信的速率也快了。
早期，摩尔斯电码赖以工作的无线电波在高频波段(2－30兆赫)，带宽不2.4千比特每秒，现在通信设备赖以工作的无线电波已经能够在高达几十千兆赫的频率上工作。从带宽上说，预警机的短波通信电台(工作在高频波段)，典型的带宽只有4.8千比特每秒：而工作在超短波频段(30～1000兆赫，频段为125～400兆赫)，典型的带宽就能到9.6千比特每秒；采用更高的L波段(1000－2000兆赫)时，带宽能够进一步提高到19.6千比特每秒。假设预警机雷达天线转动一周(10秒)最多形成对400架飞机的连续观测(即航迹)，这些观测结果在10秒钟内，通过卫星通信频段就可以全部送至地面指挥所。
电台是什么
说起通信，特别是军事通信，我们听说的最多的就是“电台”了，那么，什么是电台?它的基本作用是什么呢?
前面讲过了载波，它被“搭载”的过程叫作“调制”，就是让载波的幅度或频率或相位根据要传输信号而变化，分别叫作调幅、调频、调相，主要针对模拟信号。当信号数字化以后，对应的调制方法分别叫作幅移键控、频移键控和相移键控。用来完成信号调制的设备叫作调制器。在接收端，需要利用解调器进行相反的变换，以从载波中提取出被搭载的信号，并且将其译码后还原为原始信号。
对于发送端的调制器来说，接收时也要起到解调器的作用。因此，调制器和解调器常常是一个设备，称作“调制解调器”，在无线通信的情况下，就是指电台。从组成上看，电台除了包括调制解调器外，还有对原始信号进行编码、译码、频率选择和功率放大等电路模块，以及相应的天线。从使用方式上看，电台一般都是单工或半双工工作，即任何时候只允许一个方向上的通信：或者信道是双向的，但每个时刻只允许一个方向上的通信，电台平时处于接收等待状态，通话按下发话按键，称为PTT(Push Tb Talk)。
电台作为数量最大的军用通信手段之一，其组成部分不断地在向数字化演变，原来很多由硬件设备完成的功能，都已经由软件来实现了。自上世纪90年代后，进入了软件电台(又称软件无线电)时代。以美国目前现役电台装备为例，大多数都是单频段的，比方说陆军的为30－88兆赫，海军的为156－174兆赫，空军的为108－400兆赫，三军电台不仅工作频段不同，而且调制方式和抗干扰的方式也不同，通过软件电台。就能实现三军电台兼容，并且能够更方便地实现更
强大的功能，软件电台也必将在预警机上得到更广泛应用。
短波、超短波、卫星通信——如何选择
短波频段的无线电波(波长10来至100米)可深入距地面60－2000千米的电离层，又经过折射重新返回地面，再被地面反射回天空，这样多次跳跃，就可以传到很远的地方去了。短波凭借这种超视距传播特征，使得它被誉为战场中的“神行太保”。但是，由于短波通信严重依赖于电离层，而电离层的高度和电子密度随昼夜、季节、年份的不同而变化，因此短波通信选用的工作频率也要相应地改变，由此带来严重的信号衰减和很高的误码率。同时，其频段较低，带宽较小，不适于大容量数据传输，所以，在预警机中，短波通信一般用于超短波电台的备份通信手段，在应急情况下也可用作超视距通信手段。
超短波通信的工作波长为1－10米，只能以空间直射的形式传播，但其传播的稳定性高，受季节和昼夜变化的影响小。由于频段较高，传输带宽较大；天线较小时能量也比较集中，适用于远距离传播，减少了对发射机功率的要求，便于单兵携带，或适装于飞机这种寸土寸金之地。总的说来，通信质量比短波好，是预警机上使用数量最多的一种通信手段。以E－3A为例，共有13名任务系统操作员，配备了20余部超短波电台AN/ARC－164，用于预警机和战斗机的空空话音和数据通信，也用于预警机和地面指挥所的空地话音和数据通信。在“爱立眼”的出口型预警机配备了9部超短波电台。
卫星通信的优点是通信距离远(可以实现超视距)、质量高、可靠性好、数据传输速率快，但造价较高。特别是在战争环境下，通信卫星容易受到敌方干扰和攻击，所以，在实现超视距方面，不可能完全取代短波通信。美国E－3A预警机目前使用AFSATCOM卫星通信系统，但其通信容量和抗毁能力均有限，因此正在发展新型战略与战术中继卫星通信系统MILSTAR，E－3A将安装其机载站。
“打跳鼠”游戏与“大海捞针”
有的读者可能玩过“打跳鼠”游戏。在一个游戏盘上，有很多“老鼠洞”，不断有“老鼠”跳起，用一个橡皮锤去打老鼠。如果老鼠跳起的速度比较低，还容易打着。随着盘子上跳起的老鼠越来越多，速度越来越快，打中老鼠的机会越来越低。在战争中，为防止我方的通信被敌方所掌握，必须有一些抗干扰、抗截获的措施。军用通信电台主要采取两种方式抗干扰——跳频和扩频。其中，跳频抗干扰的原理就类似打跳鼠游戏。
我们知道，要传输的信息一般都是叠加在载波上的。敌方要对我方进行侦察或干扰时，需要知道载波的频率。如果让载波的频率不断变化，就像游击战中打一枪换一个地方，敌方的侦察或干扰可能就赶不上趟儿。跳频效果的好坏，类似于打跳鼠，取决于载波的频率点的多少和频率跳动的快慢，跳频的带宽越高，跳速越高，则侦察和干扰就越困难。E－3A中使用的超短波电台AN/ARC－164，内置了Have Quick跳频模块，其跳速达200跳/秒以上。
扩频，严格地说，叫作“直接序列扩频”，它把要传输的信息所占的频率范围扩展到很宽很宽的范围内，降低了敌方捕捉到原始信息的概率。如同开始在一个盛满水的碗里捞取一根绣花针，通过扩频后，成了大海捞针，信息能量分布的密度下降成千上万分之一，甚至低于接收机中的电子随机起伏所引起的“噪声”能量。当然，在接收机端，需要用解扩的方法将分散的能量集中起来。
信息系统连接武器系统的捷径——数据链
从用途上说，数据链主要用来分发战场情报，也用来对战斗机等作战单元进行指挥引导，还可以对导弹等武器进行控制或协同。从通用程度上说，有单军兵种专用的，也有三军通用的。从技术上说，数据链的技术基础是数据通信，但并不等同于数据通信。可以将数据通信系统比喻成集装箱运输，其功能是在一定的期限内，尽量无损地将货物从发货点运送到目的地，其中涉及到交通线路(传输通道)、交通规则(传输协议)和中转(交换)等环节，承运方并不关心集装箱里装的是什么(信息内容)。而数据链则像连锁店的鲜活品的物流配送，既涉及到交通线路、交通规则和中转等环节，又要把不同种类(格式)、不同数量的物品(信息内容)配送到需要的商店(链接的对象)，而鲜活物品对环境条件和配送时间(实时性)的要求也更严格。
从硬件设备上来说，数据链包括战术数据系统(TDS)、接口控制处理器和传输通道三部分。战术数据系统一般是一台计算机，在发送时，它将操作员发出或雷达等传感器获得的数据按一定的格式组织起来，专业上叫作形成格式化消息：在接收时，对收到的格式化消息进行解读后显示在屏幕上：接口控制处理器则相当于翻译，为选择不同“语言”(也就是协议)的各类格式化消息提供转换，使信息共享，传输通道通常由端机和无线信道组成。端机是数据链中的核心和最基本单元，相当于通信设备中的电台，也包括密码设备、网络控制设备等等。
预警机上使用数据链始于美国海军的E－2系列预警机。上个世纪六十年代，美国海军的NTDS(海军战术数据系统)催生了在航母编队(E－2系列正是编队中的一员)中使用4号数据链，只适用于单向传输；后来发展成为11号链，适用于双向传输。这两种数据链工作在UHF(超短波)频段。传输带宽不多于2.4千比特每秒，且为海军专用。E－3A问世后，也带来了数据链系统的进一步升级，综合了4号和11号数据链的优点，开发出三军通用的16号数据链，称之为联合战术信息分发系统(JTIDS)，工作在L波段(960－1215兆赫)，相比于预警机卫星通信中的应用，其传输带宽进一步增加到238千比特每秒，兼具情报分发、导航和识别功能。E－2系列也加装了16号数据链。但由于功能强大，在卖给台湾的E－2T预警机中，就不包含数据链系统。
数据链中的无线IP——TTNT(战术瞄准网络技术)
数据链是数据通信、无线通信，也是移动通信在军事上的典型应用，今天民用无线移动通信技术已经步入3G时代，正在反哺到军事通信和数据链技术中。以IP技术为例，虽然在我们的日常生活中已经司空见惯——上网聊天，IP电话等。但是在军用通信中，特别是在数据链技术中，真正得到应用的还是下一代数据链——TFNT。
TYNT数据链发展的背景可以追溯到1991年的海湾战争和2001年的阿富汗战争。对付那种打了就跑的机动性很强的目标(例如地空导弹发射架)，是美军最为头疼的问题之一，美军认识到，当务之急是建立从传感器到射手的信息传递网络，缩短射手反应时间。除了在情报探测传感器方面采取一定措施外，还需要一种新型高速宽带数据链，这是因为先前的16号数据链主要用于分发情报，传输速率较低，不适合控制战机或导弹等武器系统。TINT主要用于在高速机动的作战单元(如装有雷达导引头的导弹，其飞行速度可达7412千米/小时，而常规数据链只适用于最大飞行速度1667千米/小时)间实现数据共享和控制武器，传输速率高达10兆比特每秒。它采用无中心组网技术(称为Adhoc)和IP协议，每个节点(如一架战机)只要赋予一个IP地址，就能很方便地进入/退出网络，而网络中的任何一个节点只要在和另外一个节点的通信范围内，就能作为路由器。同时，像预警机这样的大型飞机，由于其空间和电力供应充足，更适合作为一个空中局域网范围内的路由器，实现从传感器到射手的打击链。
迄今为止，我们已介绍了预警机的雷达、敌我识别、电子战、通信和载机等组成部分，它们各个听起来都大名鼎鼎。可是在预警机中，有一种电子设备对所有的系统(包括雷达和飞机)都是至关重要的，它不但保证预警机沿正确的路线飞行，还为预警机上全部电子设备的正常工作提供基准。因此，可以说功勋卓著，但却一直默默无闻。那么，它是谁呢?请看下期：预警机上的幕后英雄——任务导航。
编辑 何懿