美工程技術人員稱“坦克殼體就是最好的無線電通信天線”

李洪興

美國《大眾機械》網站2016年5月2日發表文章稱，美國威斯康辛大學的工程技術人員設想出了一種用于軍用車輛進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。在戰場的部隊進行無線電通信，所使用的頻率相對較低，其優點是要求的功率較低和傳輸距離較遠，但為了有效工作，天線的長度至少得達到所傳輸的無線電波波長的1/4；而軍用通信采用的高頻波段，其波長范圍從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置在軍用“悍馬”車、裝甲運兵車或坦克上是不實際的，而采用短的天線則效率很低、工作帶寬窄，同時會把多達90%的輸入功率變為無用的熱量消耗掉，而非產生有用的無線電信號。

威斯康辛大學的工程技術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，這是由美國海軍研究局所支持的一項計劃的一個部分。威斯康辛大學的電氣和計算機工程副教授納達·貝達德說，正在考慮利用車輛這個現成的巨大金屬結構，采用傳統安裝在軍用車輛上的“天線”作為激勵平臺本身的工具。工程技術團隊的目的是要設計一種能夠放置在車輛上，使之能夠發送和接收低頻信號的“耦合結構”。耦合結構作為電磁耦極子，起著“激勵”主結構的作用，也就是使主結構在與其大小和形狀相匹配的頻率產生諧振。耦合結構可以在一定的頻率范圍內“調諧”起天線作用的車體。

貝達德說，例如裝甲運兵車，通常其長度為10米左右，結構的自然諧振模式在高頻頻段的諧振效率很高，會產生不同的激勵電流分布和輻射模式，這已經通過縮尺模型實驗得到證明。

研究人員制作的縮尺模型是一個簡單的金屬盒子，配以作為耦合結構的多個環，相關工作只進行了2個月。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。他們已經發現，耦合結構的配置比形狀更為重要，不過，如果能量有效地耦合到平臺，寬帶天線就有可能在10MHz左右的低頻工作。試驗過程不需要改變車輛結構本身，只需將耦合結構放置在上面，因此相當方便。

由于各種不同的信號使用各自的帶寬，因此現在的軍用車輛分別采用不同的發射器來處理互聯網數據、藍牙連接和移動電話通信，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送和接收多種類型的信息，就能省掉多個天線，使得車輛變得更加隱身，也更加不容易損壞。貝達德說，如果能夠增加輻射電流得以分布的容積，也就增加了帶寬，將平臺用作天線就可以得到比使用鞭狀天線更大的帶寬。研究團隊的目標是在2MHz的頻率得到25KHz的帶寬和在10MHz的頻率得到更大的帶寬，這樣的帶寬可以達到高達100Kbps的數據傳送速率，而這樣的傳送速率即使不足以傳送視頻和圖像數據，也足以傳送語音和文字數據。在這個運用高速、高頻和寬帶技術的時代，使用車體作為天線可能是一種新穎且簡單的解決辦法。