趙 禺

（中國電子科技集團公司第二十研究所，陜西 西安 710068）

0 引 言

在眾多隱形戰(zhàn)斗機設計方案中，大部分方案都將飛機隱身設計重點集中在雷達隱身和紅外隱身層面，并未對射頻隱身給予過多重視。作為射頻隱身系統(tǒng)的一個重要分支，機載通信數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)能夠在電子戰(zhàn)系統(tǒng)喪失工作能力和雷達關機的環(huán)境下自動成為飛機的主動輻射源，保證飛機的正常運行。

1 隱身天線罩設計技術

對于天線罩結構而言，其本質是一種電磁窗口，能夠確保飛機內部天線系統(tǒng)不會遭受到高溫、靜電、雷擊或雨蝕等惡劣環(huán)境的影響。具體設計時，不僅要對飛機氣動外形特點和天線輻射性能規(guī)律給予重點考慮，而且還要確保電磁波能夠在天線工作頻帶內部自由進出，具備濾波特性和頻率選擇特性。薄層等離子體隱身天線罩結構如圖1所示，其內層和外層都是透明蒙皮。將易電離的氣體填充到腔體中空部位，在射頻放電的作用下使腔體內部生成大量高密度等離子體，從而實現(xiàn)隱身目標[1]。

圖1 薄層等離子體隱身天線罩

2 天線隱身設計技術

2.1 天線共行設計

在傳統(tǒng)設計飛機天線的過程中，天線通常會被安裝在飛機外部，導致飛機蒙皮部位產生突出物，使飛機的氣動特性發(fā)生了改變[2]。對于天線共形設計而言，主要是以飛機的氣動性要求和隱身要求為依據(jù)，確保天線與飛機能夠合二為一。F-35飛機電子戰(zhàn)系統(tǒng)共形天線結構如圖2所示。根據(jù)天線與飛機機翼、飛機平尾的特點進行規(guī)劃設計，能夠使飛機表面輻射電磁波的能力大幅降低，解決飛機各個部位受非連續(xù)性表面影響而導致的散射問題，使飛機的隱身性能進一步提高[3]。

圖2 F-35飛機電子戰(zhàn)共形天線結構

2.2 孔徑綜合設計

通常情況下，飛機所配備的射頻傳感器種類較多，主要包括電子戰(zhàn)傳感器、雷達傳感器、導航傳感器、偵查傳感器、通信傳感器、航管應答傳感器以及敵我識別傳感器等。如果依然按照傳統(tǒng)分立式、獨立式的思路進行設計，則必然會使飛機攜帶大量天線，增加飛機暴露的概率[4]。在開展孔徑綜合設計的過程中，必須對飛機所有天線的工作頻段、作業(yè)時間、極化模式、調制方法以及輻射范圍等因素進行綜合考慮。全面設計各種類型的天線，在確保各項系統(tǒng)的性能滿足要求、功能正常的基礎上，使孔徑實現(xiàn)最大程度的復用與共享，降低飛機整體天線數(shù)量的同時，充分壓縮飛機雷達散射截面積（Radar Cross-Section，RCS）。飛機天線孔徑排布如圖3所示。運用孔徑綜合設計能夠使飛機天線數(shù)量大幅減少，最大程度降低了天線對飛機隱身性能產生的影響[5]。

圖3 F-22飛機天線孔徑排布

2.3 低副瓣天線

主瓣是對天線方向圖中輻射方向最大波瓣的統(tǒng)稱，剩余波瓣則被統(tǒng)稱為副瓣。當天線具有的輻射功率不變時，副瓣中所包含的輻射能量較多，在一定程度上會使主瓣的能量降低，減小最大增益的同時，使最大通信距離縮短。當天線的副瓣輻射能量較高時，會使數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)受到干擾的頻率和強度增加，強散射信號能夠進入接收機，并且形成假的通信信號，對正常信號產生影響。天線周圍的大部分空間被副瓣所覆蓋，不僅會使雜波的回波信號增強，提高被對方電子偵察設備發(fā)現(xiàn)和截獲的概率，而且還會導致數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)具有的隱身性能嚴重降低[6]。通常情況下，應用于飛機中的天線一般能夠對主波束以下-25～-30 dB的副瓣進行獲取。要想獲得低于-30 dB的副瓣，則需要采取其他設計方法。例如，通過使用陣列天線互耦補償，能夠有效解決天線陣元之間的互耦影響，使天線具有的整體副瓣電平有所降低[7]。

2.4 定向天線

定向天線主要指輻射范圍能夠覆蓋一定空中領域，在其他區(qū)域具有的輻射較小或輻射為零的天線。將定向天線應用于通信數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)，通過對天線輻射方向的有效控制，能夠將能量充分集中到較小范圍的有用空中領域，從而使數(shù)據(jù)鏈在其他空中領域被發(fā)現(xiàn)或截獲的概率大幅降低，提高數(shù)據(jù)鏈的隱身能力。F-35飛機多功能先進數(shù)據(jù)鏈（Multifunction Advanced Data Link，MADL）天線布局如圖4所示。通過采用多功能先進數(shù)據(jù)鏈，將全向天線替換為6副定向天線，能夠在飛機上實現(xiàn)4π空間全面覆蓋的目標[8]。

圖4 F-35飛機MADL天線布局

2.5 帶內隱身技術

飛機的天線罩具備帶內透波，在天線的工作頻段內，雷達波通過天線罩之后能夠到達天線反射面，從而形成回波，對飛機具有的隱身性能產生一定影響。為了有效解決這個問題，最大程度降低回波強度，這樣能夠在二者相遇的界面形成一個反向對消，使回波能量得到中和或減弱，確保飛機能夠有效實現(xiàn)在天線帶內隱身的目標[9]。

2.6 輻射功率自適應控制技術

在對飛機整體飛行功率進行管理的過程中，通過對作戰(zhàn)威脅環(huán)境等級的詳細劃分，相關工作人員必須采取分級、分層方式對具體數(shù)據(jù)鏈的輻射系統(tǒng)進行有效控制，在確保飛機具有可靠通信質量的基礎上，最大程度降低對外輻射能量，從而減少數(shù)據(jù)鏈被截獲的可能性。對于功率自適應管理而言，主要是將數(shù)據(jù)鏈信號發(fā)射的所有峰值功率控制在最小程度，并且在任何條件下都能對發(fā)射系數(shù)進行確定，始終以可接受的最小均方根信噪比為核心[10]。當數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)設計確定后，只有通信距離能夠對輻射功率的大小產生影響[11]。

3 結 論

通過加強對隱身技術各項功能的積極開發(fā)，確保載機在不同空間能夠開展隱蔽通信，提高載機的戰(zhàn)場生存能力，保證順利完成上級指派的各項任務，從而為提升我國綜合實力和維護社會穩(wěn)定發(fā)展提供技術支持。