Wie Ingenieure aus Panzern Antennen machen

Bei der Planung einer militärischen Stealth-Operation kann viel Geschwätz eingesetzt werden. Leider sind die Funkgeräte, die für die Kommunikation hinter den Kulissen benötigt werden, oft so sperrig, dass Verstohlenheit zum Streitpunkt wird. Die riesigen Antennen, die erforderlich sind, um Radiowellen zu empfangen, die über große Entfernungen übertragen werden, machen die Fahrzeuge, die sie tragen, im Wesentlichen zu sich bewegenden Zielen, und noch größere Antennen sind erforderlich, wenn das Militär mehr Boden abdecken möchte.

In dieser Woche haben Ingenieure an der University of Wisconsin-Madison, die die Herausforderung angenommen haben, ihren Erfolg bei der Lösung des scheinbar unmöglichen Problems der Vergrößerung der Antenne einer Antenne übertrumpft, ohne sie physikalisch zu vergrößern. Um eine Lösung zu finden, mussten sie kreativ werden.

"Wir schlagen vor, die Plattform selbst als Antenne zu verwenden", sagte Dr. Nader Behdad, Professor für Elektrotechnik und Computertechnik an der Universität.

Das Team arbeitete seit 2015 an der Entwicklung kleinerer niederfrequenter Antennen für die elektronische Kriegsführung, nachdem es einen Zuschuss von 1,3 Millionen US-Dollar vom US-amerikanischen Büro für Marineforschung erhalten hatte. Dieses Mal konzentrierten sie sich auf die Hochfrequenzantennen, die für die Übertragung von Signalen über große Entfernungen und Gebirgsstrecken benötigt werden.

Die Ingenieure waren sich bewusst, dass die Antennen, mit denen sie arbeiteten, bereits so rational waren, wie sie kommen würden. Aber die Fahrzeuge waren die Antennen angebracht Raum zum Experimentieren präsentiert. Sie erkannten, dass die Lastwagen, gepanzerten Autos und Angriffsfahrzeuge, die normalerweise als Plattformen für Antennen dienen, im Wesentlichen große metallische Objekte sind; und was ist eigentlich eine militärische Antenne, aber ein riesiger Metallgegenstand? Durch die Umwidmung dieser Fahrzeuge konnten sie das erreichen, was unmöglich schien: die Reichweite der Antenne zu erhöhen, ohne ihre physische Reichweite zu erhöhen Größe.

Derzeit ist die Mindesthöhe für eine Antenne, die hochfrequente militärische Signale empfängt oder sendet, höher als bei einem durchschnittlichen Erwachsenen. Die Physik der Funkübertragung schreibt vor, dass Antennen ungefähr ein Viertel der Wellenlänge der von ihnen übertragenen Wellen haben müssen. Für die militärische Signalisierung werden Wellen verwendet, die mindestens 30 Meter lang sind. Ein 7,5 Meter langes Gerät an der Seite eines Tanks zu befestigen, ist nicht gerade unauffällig. Diesen Tank verwandeln in das Gerät ist.

"Dies ist eine clevere Methode, um die durch die Gesetze der Physik gesetzten Beschränkungen zu umgehen", sagte Behdad gegenüber Phys.org. "Aus praktischer Sicht ist das Volumen des Objekts auf der Militärplattform gleich, aber wir haben tatsächlich eine größere Antenne erreicht."

Die Möglichkeit, vorhandene Fahrzeuge in Antennen umzuwandeln, wird für Militäringenieure, die ihre Fahrzeuge für heimliche Zwecke weiter rationalisieren wollen, ein großer Segen, und dies ist auch ein dringend benötigter: Behdads neue Arbeit wurde bisher vom US-amerikanischen Marine-Büro weiter gefördert Forschung, die ihm kürzlich einen Zuschuss von 550.000 US-Dollar gewährte.