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水下通信综述--第1页

水下通信概述

水下通信一般是指水上实体与水下目标（潜艇、无人潜航器、水下观测系统等）的通

信或水下目标之间的通信，通常指在海水或淡水中的通信，是相对于陆地或空间通信而言

的。水下通信分为水下有线通信和水下无线通信。水下无线通信又可分为水下无线电磁波

通信和水下非电磁波通信（水声通信、水下光通信、水下量子通信、水下中微子通信、引

力波通信等）两种。

一、水下无线电磁波通信

水下无线电磁波通信是指用水作为传输介质，把不同频率的电磁波作为载波传输数

据、语言、文字、图像、指令等信息的通信技术。电磁波是横波，在有电阻的导体中的穿

透深度与其频率直接相关，频率越高，衰减越大，穿透深度越小；频率越低，衰减相对越

小，穿透深度越大。海水是良性的导体，趋肤效应较强，电磁波在海水中传输时会造成严

重的影响，原本在陆地上传输良好的短波、中波、微波等无线电磁波在水下由于衰减得厉

害，几乎无法传播。目前，各国发展的水下无线电磁波通信主要使用甚低频、超低频和极

低频三个低频波段以及无线射频通信。低频波段的电磁波从发射端到接收的海区之间的传

播路径处于大气层中，衰减较小，可靠性高，受昼夜、季节、气候条件影响也较小。从大

气层进入海面再到海面以下一定深度接收点的过程中，电磁波的场强将急剧下降，衰减较

大，但受水文条件影响甚微，在水下进行通信相当稳定。因此，水下无线电磁波通信主要

用于远距离的小深度的水下通信场景。

1.甚低频通信

甚低频通信频率范围为3〜30kHz,波长为10〜100km（甚长波），甚低频电磁波能

穿透10〜20m深的海水。但信号强度很弱，水下目标（潜艇等）难以持续接收。用于潜

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艇与岸上通信时，潜艇必须减速航行并上浮到收信深度，容易被第三方发现。甚低频通信

的发射设备造价昂贵，需要超大功率的发射机和大尺寸的天线。潜艇只能单方接收岸上的

通信，如果要向岸上发报，必须上浮或释放通信浮标。当浮标贴近水面时，也易被敌人从

空中观测到。尽管如此，甚低频仍是目前比较好的对潜通信手段。此外，甚低频的发射天

线庞大，易遭受攻击。目前，正在发展具有较高生存能力的机载甚低频通信系统。

2.超低频通信

超低频频率范围为30〜300Hz,波长为1000〜10000km（超长波）。超低频电磁波

可穿透约100m深的海水，信号在海水中的传播衰减比甚低频小一个数量级。超低频水下

通信是一种低数据率、单向、高可靠性的通信系统。如果使用先进的接收天线和检

测设备，能让水下目标（潜艇）在水下400m深处收到岸上发出的信号，通信距离可达几

千海里，但潜艇接收用的拖曳天线也要比接收甚低频信号长。1986年，美国建成超低频电

台，系统总跨度达258km,天线总长达135km。超低频通信的频带很窄，传输速率很低，

并且只能由岸基向水下目标（潜艇）发送信号。超低频通信一般只能用事先约定的几个字

母的组合进行简单的通信，并且发送一封3个字母组合的电报需要十几分钟。但超低频通

信系统的抗干扰能力强，核爆炸产生的电磁脉冲对其影响比较小，适用于对核潜艇的通

信。

3.极低频通信

极低频的频率范围为3〜30Hz,波长为10000〜100000km（极长波）。极低频信号

在海水中的衰减远比甚低频或超低频低得多，穿透海水的能力比超低频深很多，能够满足

潜艇潜航时的安全深度。此外，极低频对传播条件要求不敏感，受电离层的扰动干扰小，

传播稳定可靠，相较于甚低频或超低频，在水中更容易传送。但是极低频每分钟可以传送

的数据相对较少，目前只用于向潜艇下达进入/离开海底的简