VLF系列超低頻高壓發(fā)生器通信系統(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(hào)非常微弱，這個(gè)信號(hào)還必須與頻段內(nèi)的電磁噪聲和潛艇機(jī)動(dòng)引起的噪聲進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)，所以超低頻收信機(jī)接收的信號(hào)信噪比非常低?，F(xiàn)有的一些通信技術(shù)已不能滿足超低頻對(duì)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(jì)技術(shù)

美國(guó)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(hào)。通過(guò)估算和試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，天線輸入為兆瓦級(jí)的功率，其輻射功率只有幾十毫瓦，無(wú)法滿足超低頻通信要求。之后，美國(guó)對(duì)多種天線設(shè)計(jì)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(shí)用價(jià)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(jí)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(kāi)始研究利用大功率開(kāi)關(guān)管進(jìn)行信號(hào)"放大"技術(shù)。俄羅斯利用晶閘管的開(kāi)關(guān)作用實(shí)現(xiàn)了大功率"放大"。開(kāi)關(guān)管"放大"的基本思路是:它從輸入信號(hào)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(kāi)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(lái)，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(kāi)關(guān)速度高、功率大的開(kāi)關(guān)管的制造技術(shù)需要突破，另外，開(kāi)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，頻帶窄，可用的頻率資源有限，工作頻率實(shí)際上是公開(kāi)的，為敵方實(shí)施干擾創(chuàng)造了更多的機(jī)會(huì);另一方面，潛艇接收超低頻信號(hào)時(shí)環(huán)境惡劣，接收信號(hào)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(cuò)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(duì)信號(hào)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)

超低頻高壓發(fā)生器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(cuò)編碼、擴(kuò)頻通信等抗干擾技術(shù)后信息速率會(huì)變得更低，通信可靠性的提高是以犧牲信息速率為代價(jià)的，如美國(guó)早期的超低頻對(duì)潛艇通信系統(tǒng)信息速率的建議值是0.01bps，即發(fā)送一個(gè)字符需要五至十分鐘的時(shí)間，如此低的信息速率難以滿足通信實(shí)時(shí)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(gè):一是在提高天線輻射效率的同時(shí)需提高天線帶寬的天線設(shè)計(jì)技術(shù);二是提高信源和信道編碼效率的技術(shù) 。