超低頻（Super Low 頻率，SLF）指的是頻率介于30Hz（赫茲）與300Hz間的電磁波。在無線電通訊的收發(fā)上，美國的Saguine系統(tǒng)使用76Hz，俄羅斯的ZEVS系統(tǒng)使用82Hz，都屬于超低頻，不過也經(jīng)常被人誤以為是極低頻（ELF，Extremely Low Frequency）。這兩種低頻無線電通訊都是用在與水中的潛艦溝通之用。
簡介
超低頻無線電信號是無線電頻譜中的30～300Hz頻譜段，它被廣泛地應(yīng)用于軍民諸多方面。民用主要應(yīng)用于醫(yī)學(xué)治療、工程探測、大地物理勘探、地震研究等方面；軍事主要應(yīng)用于水下兵器的遙控、水下通信等方面。諸多應(yīng)用中，以潛艇水下通信的應(yīng)用最為突出，它能夠解決岸上指揮所與海上潛艇進(jìn)行遠(yuǎn)距離、大深度通信的難題。超低頻對潛艇通信系統(tǒng)龐大復(fù)雜、技術(shù)含量高，世界上只有美國、俄羅斯等幾個發(fā)達(dá)國家掌握了超低頻對潛通信技術(shù)。
一般由變電所配送到居家的交流電頻率多在此范圍內(nèi)，即50Hz～60Hz間。有傳言表示德國柏林泰波霍夫機(jī)場（Tempelhof）也將有一個名為“泰迪熊”（teddybear）的超低頻發(fā)送器，但此傳言未獲得證實。
其他信息
頻率范圍： 30-300Hz
波段名稱：超長波
波長范圍：10-1兆米
超低頻對潛通信特點
超低頻信號傳播距離可遠(yuǎn)至數(shù)千甚至數(shù)萬公里，海水穿透力可深達(dá)百米，信號傳播穩(wěn)定可靠，其優(yōu)勢其他通信頻段信號無可比擬，是對潛實施大深度水下通信的唯一有效手段。利用超低頻信號幾乎可以做到全天候、全空間、全時段的對潛艇實施可靠通信，具有十分突出的隱蔽通信能力。
超低頻對潛通信需要解決的主要關(guān)鍵技術(shù)
超低頻通信系統(tǒng)天線效率很低，遠(yuǎn)在幾千公里以外的水下潛艇接收到的信號非常微弱，這個信號還必須與頻段內(nèi)的電磁噪聲和潛艇機(jī)動引起的噪聲進(jìn)行競爭，所以超低頻收信機(jī)接收的信號信噪比非常低。現(xiàn)有的一些通信技術(shù)已不能滿足超低頻對潛通信的可靠性要求，必須在以下的主要關(guān)鍵技術(shù)上尋找突破。
1.發(fā)射天線設(shè)計技術(shù)
美國在超低頻通信研究的初期，曾考慮利用現(xiàn)有的甚低頻天線輻射超低頻信號。通過估算和試驗發(fā)現(xiàn)，天線輸入為兆瓦級的功率，其輻射功率只有幾十毫瓦，無法滿足超低頻通信要求。之后，美國對多種天線設(shè)計方案進(jìn)行了研究和探索，只有中間饋電兩端接地的接地天線達(dá)到了實用價值。
2.大功率合成技術(shù)
由于超低頻天線輻射效率十分低下，要求發(fā)射機(jī)能提供兆瓦級的功率。為了提高發(fā)射機(jī)電源使用效率，上世紀(jì)七、八十年代開始研究利用大功率開關(guān)管進(jìn)行信號“放大”技術(shù)。俄羅斯利用晶閘管的開關(guān)作用實現(xiàn)了大功率“放大”。開關(guān)管“放大”的基本思路是：它從輸入信號的波形采集有關(guān)信息（如相位），利用這些信息去分別控制各功率開關(guān)，輸出幅度相同且含有特定相位的矩形脈沖，把這些相位按特定要求的矩形脈沖有序地疊加起來，經(jīng)濾波而得到與輸入波形相似、但功率非常大的輸出。主要難題是開關(guān)速度高、功率大的開關(guān)管的制造技術(shù)需要突破，另外，開關(guān)管的安全防護(hù)、波形合成技術(shù)需要進(jìn)一步完善。
3.通信抗干擾技術(shù)
一方面由于超低頻頻率低，絕對頻帶窄，可用的頻率資源有限，工作頻率實際上是公開的，為敵方實施干擾創(chuàng)造了更多的機(jī)會；另一方面，潛艇接收超低頻信號時環(huán)境惡劣，接收信號的信噪比非常低下；這些都使通信的可靠性遭受到了致命的傷害。為了提高通信的可靠性，除了增大發(fā)射功率外，還要選取適當(dāng)?shù)恼{(diào)制解調(diào)和糾錯編碼譯碼方式，在有限的帶寬里使用擴(kuò)頻技術(shù)，從軟件和硬件上對信號進(jìn)行處理等措施。另外，在低噪聲放大技術(shù)、脈沖干擾削波技術(shù)、工頻（50Hz或60Hz交流）干擾抑制技術(shù)、海洋和大氣噪聲抑制技術(shù)、潛艇自噪聲抑制技術(shù)方等面需要進(jìn)一步的研究。
4.提高通信速率技術(shù)
超低頻通信的信息速率由于受到發(fā)信天線帶寬的限制十分低，再使用糾錯編碼、擴(kuò)頻通信等抗干擾技術(shù)后信息速率會變得更低，通信可靠性的提高是以犧牲信息速率為代價的，如美國早期的超低頻對潛艇通信系統(tǒng)信息速率的建議值是0.01bps，即發(fā)送一個字符需要五至十分鐘的時間，如此低的信息速率難以滿足通信實時性要求。
既要使通信可靠性提高，又要使通信速率不至于下降太低，需要解決和攻克的主要技術(shù)有兩個：一是在提高天線輻射效率的同時需提高天線帶寬的天線設(shè)計技術(shù)；二是提高信源和信道編碼效率的技術(shù)。
國外超低頻對潛通信的使用方式
美國和俄羅斯的超低頻對潛通信作戰(zhàn)使用的思路略有差別，但是總的思路是一致的。主要方式是以超低頻對潛通信手段為紐帶，綜合運用甚低頻、短波等通信手段對潛通信。因為超低頻通信信息速率極低，所以每次通信所傳輸?shù)男畔⒘亢苌佟榱藵M足對潛指揮控制和信息保障的需求，超低頻對潛通信使用方式通常采用以下兩種。
1.單獨使用超低頻手段發(fā)送簡單的“指令代碼”實施對潛通信
超低頻對潛通信因發(fā)射系統(tǒng)帶寬的限制，信息傳輸速率很低。為了提高通信的實時性，潛艇出航前，指揮機(jī)關(guān)應(yīng)預(yù)先為潛艇制定好各類方案、打擊目標(biāo)以及常用的簡單指令代碼。潛艇無特殊情況不主動上浮，在水下安全深度通過超低頻對潛通信手段接收岸基指揮部門的“指令代碼”接受指揮。在實時性要求不高或無需大量傳輸信息的情況下，可以考慮使用該種通信方式，以提高潛艇的隱蔽性。
2.超低頻通信手段組合使用其它通信手段實施對潛通信
超低頻對潛通信雖然隱蔽性好，但信息傳輸速率太低，即使傳輸較短的幾個字符報文也需要幾分鐘到十幾分鐘的時間，通信實時性差，而且潛艇收信時對潛艇的航速、航向和潛航深度都有嚴(yán)格的要求，對潛艇機(jī)動性能會產(chǎn)生不利影響；甚低頻、短波等其它通信手段信息傳輸速率高，可傳輸大量信息，實時性好，但隱蔽性差。使用單一的通信手段實施對潛通信，潛艇的隱蔽性和通信的實時性矛盾難以得到解決。只有將超低頻通信手段和其它通信手段有機(jī)結(jié)合，對潛艇進(jìn)行組合通信，才可以在一定程度上緩解潛艇隱蔽性和通信實時性矛盾。
總結(jié)
超低頻無線電信號通信距離遠(yuǎn)，信號穩(wěn)定，穿透海水能力強(qiáng)，是實現(xiàn)遠(yuǎn)距離、大深度對潛通信最為成熟有效、隱蔽可靠的的手段。但是，超低頻對潛通信存在技術(shù)要求高，信息傳輸速率低，信息量小，通信時效性差的缺點。單獨使用超低頻對潛通信手段難以達(dá)成對潛通信時效性和隱蔽性統(tǒng)一，必須將其和其它對潛通信手段有機(jī)結(jié)合，取長補(bǔ)短，才能充分發(fā)揮其技術(shù)優(yōu)勢，進(jìn)一步提高遠(yuǎn)距離、大深度對潛通信能力。為滿足信息化條件下潛艇通信的作戰(zhàn)要求，應(yīng)重點對提高天線效率、通信可靠性、信息速率等超低頻對潛艇通信的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行探索、突破與創(chuàng)新，以達(dá)成對潛通信時效性和隱蔽性的高度統(tǒng)一。
參考資料 >