潜艇通信系统：从作战和机械角度来看下一代多功能桅杆.pdf

维普资讯 第5期 拍挥控制与仿真 5 潜艇通信系统：从作战和机械角度来看下一代多功能桅杆 潜艇使命需要独特的水上传感器和天线，在保持其能够买得起的同时，还要满足在连通性、有效载荷适应 性以及模块化等方面不断改进的性能。随后的段落讨论了当潜艇处于潜望深度 (PD)时 目前所利用的传感器和 天线．以及用来把它们提升出水面的桅杆构造。 讨论还描述了传感器、天线以及新型升降桅杆设计的未来可能概念。 其中还包括了潜艇上部结构／围壳排列新方法、新奇设计的概念，为了与特殊的潜艇使命相匹配，它利用了 转换成套工具以容易地改变通用升降桅杆的功能。在潜望深度 (PD)的通信对于潜艇而言始终是重要的，但是 与此同时在战术想定中是危险的。因此，来 自潜艇的通信必须保持在最不连续水平 ，无论如何都要顾及和远程 指挥控制 中心进行通信的可能性。 为达到这个 目的，许多通信方法已经逐渐允许潜艇进行通信：潜艇 良好的通信性能已经成为可能，在带宽 不太宽时通过使用允许相当大范围覆盖的HF频率范围 (3-30MHz)、以适当的数据率。 尽管 HF通信系统能够让潜艇非常 良好地既能与岸上又能与海上的其他无线电站进行通信，这些无线电设 备的天线在水平面上具有全方位辐射图，使通信非常容易被截取：事实上潜艇通信是有限的，因为它能够被定 位和发现 。 允许天线完全起作用的升降设备从机械角度来看是非常巨大和复杂的，天线的辐射高度大约是 7米。升降 设备的另一个复杂因素和调谐器有关，在发射和高信噪比 (SNR)的时候，在接收、同良好的邻近信道排斥相 结合的时候 ，为了在 良好天线效率的工作频率上获得与发射——接收设备的充分匹配，它通常是最可能靠近的 天线所必需的。然而这些天线的升降设备 已经被设计，并且正被许多海军潜艇所运用，还在升降设备中配备 了 非常接近 于HF天线的调谐设备。 来 自潜艇无线电设备的运行变得更为复杂，并且在更高的频率上工作 ，因而允许以更宽的带宽和更高的数 据率进行通信：在 VHF (30—300MHz)和UHF(300—3000MHz)上工作的多种天线是可用的，还具有诸如 IFF 能力或 GPS接收这样的附加特征。某些设备也已经被开发，在 UHF卫星波段工作以便和卫星直接进行数据交 换：这就允许延伸到世界范围内的任意一个地面站。这种无线电天线增强了潜艇的安全性，在海水表面以上具 有更小的可探测辐射。从电磁的角度来看这些天线是复杂的，但是紧凑的，从机械的角度来看是非常小型的， 并且能够被容易地安装在升降桅杆上，gtA,I-，它们还能够被安装在 HF天线旁边，在同样的升降设备中获得一 整套通信能力。上述系统由Calzoni开发 ，并正在许多潜艇 中服役，其中包括意大利海军的“Sauro”级以及德国 和意大利海军的U212级潜艇。 为了在长的、电磁复杂的设备中集成多功能天线和 HF天线，更进一步的实现已经获得，但从机械的角度 来看非常简单，能够容易地被从折叠级CalzoniUMM (通用模块桅杆)升起。 来 自潜艇通信的最终发展是在SHF(3-30GHz)运行的HDR(高数据率)系统，主要处于x波段 内：这些 系统以封装在天线罩内的抛物线反射镜为基础，它们是耐压的、与潜艇运动保持相对稳定，并且直接指向卫星。 类似系统的主要优势与广泛的、能够被交换的数据量有关，与最先进的需求相一致，具有足够的带宽--q．-pq并且 辐射图非常有指示性，因而在海上获得 了非常低的截获概率。 这些最新的发展都可能被安装在CalzoniUMM 中，单独配合传感器到不同机械尺寸的天线接 口。这是改进 的UMMCalzoni设计的主要优点，它与围壳内部桅杆位置及有关传感器的改变可能性相结合，描绘了海军在世 界范围内的最终升降设备 ：安装在 UMM上的多功能组合 HF天线，以及在 UMM 中也配备的HDR SATCOM 系统，该系统用于USN弗吉尼亚级潜艇。