美工程技術(shù)人員稱“坦克殼體就是最好的無線電通信天線”

李洪興

美國(guó)《大眾機(jī)械》網(wǎng)站2016年5月2日發(fā)表文章稱，美國(guó)威斯康辛大學(xué)的工程技術(shù)人員設(shè)想出了一種用于軍用車輛進(jìn)行無線電通信的新穎方法，即采用車輛的殼體作為無線電通信的天線。

文章指出，由長(zhǎng)金屬桿組成的鞭狀天線從軍用車輛的殼體伸出，看起來很酷，但是并不理想。在戰(zhàn)場(chǎng)的部隊(duì)進(jìn)行無線電通信，所使用的頻率相對(duì)較低，其優(yōu)點(diǎn)是要求的功率較低和傳輸距離較遠(yuǎn)，但為了有效工作，天線的長(zhǎng)度至少得達(dá)到所傳輸?shù)臒o線電波波長(zhǎng)的1/4；而軍用通信采用的高頻波段，其波長(zhǎng)范圍從9.1～N91米，因此需要采用大的天線。然而，將巨大的通信天線設(shè)置在軍用“悍馬”車、裝甲運(yùn)兵車或坦克上是不實(shí)際的，而采用短的天線則效率很低、工作帶寬窄，同時(shí)會(huì)把多達(dá)90%的輸入功率變?yōu)闊o用的熱量消耗掉，而非產(chǎn)生有用的無線電信號(hào)。

威斯康辛大學(xué)的工程技術(shù)人員正在尋求使用采用車輛本身作為天線來有效增加天線尺寸，這是由美國(guó)海軍研究局所支持的一項(xiàng)計(jì)劃的一個(gè)部分。威斯康辛大學(xué)的電氣和計(jì)算機(jī)工程副教授納達(dá)·貝達(dá)德說，正在考慮利用車輛這個(gè)現(xiàn)成的巨大金屬結(jié)構(gòu)，采用傳統(tǒng)安裝在軍用車輛上的“天線”作為激勵(lì)平臺(tái)本身的工具。工程技術(shù)團(tuán)隊(duì)的目的是要設(shè)計(jì)一種能夠放置在車輛上，使之能夠發(fā)送和接收低頻信號(hào)的“耦合結(jié)構(gòu)”。耦合結(jié)構(gòu)作為電磁耦極子，起著“激勵(lì)”主結(jié)構(gòu)的作用，也就是使主結(jié)構(gòu)在與其大小和形狀相匹配的頻率產(chǎn)生諧振。耦合結(jié)構(gòu)可以在一定的頻率范圍內(nèi)“調(diào)諧”起天線作用的車體。

貝達(dá)德說，例如裝甲運(yùn)兵車，通常其長(zhǎng)度為10米左右，結(jié)構(gòu)的自然諧振模式在高頻頻段的諧振效率很高，會(huì)產(chǎn)生不同的激勵(lì)電流分布和輻射模式，這已經(jīng)通過縮尺模型實(shí)驗(yàn)得到證明。

研究人員制作的縮尺模型是一個(gè)簡(jiǎn)單的金屬盒子，配以作為耦合結(jié)構(gòu)的多個(gè)環(huán)，相關(guān)工作只進(jìn)行了2個(gè)月。他們打算在今后2年里，將模型放大，做成車輛的全尺寸模型。他們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，耦合結(jié)構(gòu)的配置比形狀更為重要，不過，如果能量有效地耦合到平臺(tái)，寬帶天線就有可能在10MHz左右的低頻工作。試驗(yàn)過程不需要改變車輛結(jié)構(gòu)本身，只需將耦合結(jié)構(gòu)放置在上面，因此相當(dāng)方便。

由于各種不同的信號(hào)使用各自的帶寬，因此現(xiàn)在的軍用車輛分別采用不同的發(fā)射器來處理互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)、藍(lán)牙連接和移動(dòng)電話通信，帶寬也就尤為重要。如果作為天線的車體具有足夠的帶寬容納能力來發(fā)送和接收多種類型的信息，就能省掉多個(gè)天線，使得車輛變得更加隱身，也更加不容易損壞。貝達(dá)德說，如果能夠增加輻射電流得以分布的容積，也就增加了帶寬，將平臺(tái)用作天線就可以得到比使用鞭狀天線更大的帶寬。研究團(tuán)隊(duì)的目標(biāo)是在2MHz的頻率得到25KHz的帶寬和在10MHz的頻率得到更大的帶寬，這樣的帶寬可以達(dá)到高達(dá)100Kbps的數(shù)據(jù)傳送速率，而這樣的傳送速率即使不足以傳送視頻和圖像數(shù)據(jù)，也足以傳送語(yǔ)音和文字?jǐn)?shù)據(jù)。在這個(gè)運(yùn)用高速、高頻和寬帶技術(shù)的時(shí)代，使用車體作為天線可能是一種新穎且簡(jiǎn)單的解決辦法。