漫談天線“塞進(jìn)”桅桿

來自北京的讀者@圍觀老劉追兔向《兵器》提問：055級大驅(qū)最近挺火，上面的隱身復(fù)合桅桿令小伙伴們都很感興趣。請問為何要把雷達(dá)天線裝到桅桿里呢？

對此，編輯部安排了作者uncelb回答如下：

現(xiàn)代軍艦把雷達(dá)裝進(jìn)桅桿主要是出于控制軍艦電磁特征的需要。很多人認(rèn)為隱身桅桿或者復(fù)合桅桿設(shè)計(jì)只是為了雷達(dá)隱身，這其實(shí)是個不全面的認(rèn)識。把雷達(dá)“塞到”甲板建筑里，設(shè)計(jì)師的“苦衷”其實(shí)很多。首先，雷達(dá)天線往往外形復(fù)雜，裝有這些復(fù)雜形狀物體的平臺在被雷達(dá)照射時，反射特征比較明顯。其次，雷達(dá)天線本身比起軍艦的主體結(jié)構(gòu)要更“柔弱”，所以把它們不加遮擋地放在艙外，一定程度上是不利于保護(hù)天線的。

然而隱身桅桿的設(shè)計(jì)可不是簡單地把雷達(dá)之類的設(shè)備按照大小“塞進(jìn)”桅桿里。“塞”的順序與桅桿本身的形狀、材料，都是十分復(fù)雜的系統(tǒng)工程。與常見的單個天線使用的天線罩一樣，作為多個天線共用一個“罩子”的隱形桅桿，必須要讓裝進(jìn)去的射頻設(shè)備們在“入住”后，不影響這些設(shè)備性能指標(biāo)。比如，它們不能變成“近視鏡”或者“哈哈鏡”。桅桿的材質(zhì)與結(jié)構(gòu)特性需適應(yīng)特定電磁波的傳播，還得讓天線的視角不受影響。同時，天線一多，令人撓頭的電磁兼容問題，也會在天線們都擠進(jìn)“一棟樓”后變得更加令設(shè)計(jì)師們傷腦筋。

隱身桅桿的外形一般是由一些利于改善所在平臺雷達(dá)反射特征的外形構(gòu)成。這種設(shè)計(jì)類似于隱身飛機(jī)外形設(shè)計(jì)中減少反射平面數(shù)、同時根據(jù)雷達(dá)接收機(jī)工作特點(diǎn)改變反射方式的思路。為了讓桅桿里的天線可以工作，并降低對于平臺航行性能的負(fù)面影響，隱身桅桿還需要大量的采用玻璃纖維這樣的非金屬材料。

這里還需要明確一個概念，隱身桅桿與復(fù)合桅桿并不是一個東西。通俗地講，隱身桅桿指得是具備雷達(dá)隱身效果的桅桿設(shè)計(jì)。而復(fù)合桅桿一般來說是兼具其他功能的桅桿結(jié)構(gòu)。比如已經(jīng)很常見的煙囪桅，兼具天線或者其他設(shè)備零件轉(zhuǎn)臺的桅桿結(jié)構(gòu)（比如潛艇的潛望鏡桅桿）都可以算是復(fù)合桅桿。

如今設(shè)計(jì)師們在設(shè)計(jì)現(xiàn)代水面艦艇時，早已不再單一地追求雷達(dá)隱身，而是將包括雷達(dá)波、通信無線電、紅外紫外、甚至可見光在內(nèi)的各個頻段的電磁信號系統(tǒng)考慮，以電磁特征這一概念來統(tǒng)一規(guī)劃軍艦的隱身性能。這時，具有隱形功能的復(fù)合桅桿顯現(xiàn)出了優(yōu)勢。將雷達(dá)和通信電臺共用天線罩或者天線，減少整個平臺系統(tǒng)天線數(shù)量，顯然更利于隱身和電磁兼容設(shè)計(jì)。所以，我們已經(jīng)看到越來越多的軍艦不僅采用了隱身桅桿，更采用了復(fù)合甲板建筑。

其實(shí)能夠裝進(jìn)桅桿里的，也許不僅是雷達(dá)，還有通信天線，甚至光電探測與可見光設(shè)備。這樣不僅利于隱身和降低電磁兼容難度，更有可能從工程上減低艙內(nèi)伺服裝置的設(shè)計(jì)復(fù)雜程度，提高效率，進(jìn)一步解放平臺的性能。不過這樣的設(shè)計(jì)，還需要仰仗艦艇的各個分系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展，才能在未來逐步實(shí)現(xiàn)。