Hur ingenjörer vänder tankar till antenner

Många chatter kan gå in i planeringen av en smidig militär operation. Tyvärr behövs radiosändningarna för kommunikation bakom kulisserna ofta så skrymmande att smyghet blir en mullpunkt. De stora antennerna som krävs för att plocka upp radiovågor överförda över långa avstånd väsentligen vänder fordon som bär dem i rörliga mål, men ännu större antenner behövs om militären vill täcka mer mark.

I veckan trumpet ingenjörer vid University of Wisconsin-Madison som tog upp utmaningen sin framgång för att lösa det till synes omöjliga problemet att öka storleken på en antenn utan att göra det fysiskt större. För att hitta en lösning måste de bli kreativa.

"Vi föreslår att själva plattformen används som antenn," säger doktor Nader Behdad, professor i elektroteknik och datateknik vid universitetet.

Teamet hade arbetat med att utveckla mindre lågfrekventa antenner för elektronisk krigföring sedan 2015, efter att ha mottagit ett bidrag på 1,3 miljoner dollar från U.S. Office of Naval Research. Den här gången fokuserade de på de högfrekventa antenner som behövs för att överföra signaler över långa sträckor och bergskedjor.

Ingenjörerna var medvetna om att antennerna de arbetade med var redan så strömlinjeformade som de skulle få. Men fordonen antennerna var bifogad att presentera utrymme för experiment. De insåg att lastbilar, pansarbilar och övergreppsfordon som vanligtvis tjänar som plattformar för antenner är i huvudsak stora metallobjekt; och vad är en militärantenn, hur som helst, men ett stort metallobjekt ?. Repurposing dessa fordon fick dem att uppnå vad som tycktes omöjligt: ​​öka antennens räckvidd utan att öka sin fysiska storlek.

För närvarande är minsta höjden för en antenn som plockar upp eller sänder högfrekventa militära signaler högre än den genomsnittliga vuxen. Radioöverföringens fysik dikterar att antenner måste vara ungefär en fjärdedel av längden på de vågor de sänder. militär signalering använder vågor som är minst 30 meter långa. Strapping av en 7,5 fot lång enhet på sidan av en tank är inte exakt obekväm. Transformera den tanken in i enheten är.

"Det är ett smart sätt att gå runt de begränsningar som fastställs av fysikens lagar", Behdad, berättade för Phys.org. "Från en praktisk synvinkel är volymen på objektet på militärplattformen detsamma, men vi har effektivt uppnått en större antenn."

Möjligheten att förvandla befintliga fordon till antenner kommer att vara en stor välsignelse för militära ingenjörer som vill ytterligare effektivisera sina fordon för smutsändamål, och en mycket nödvändig för detta: Behdads nya arbete hittills har ytterligare uppmuntrats av US Office of Naval Forskning, som nyligen gav honom ytterligare $ 550.000 bidrag.