0 引 言

潜艇通信的工作频段覆盖从超低频到甚低频、低频、中频、高频、甚高频、特高频乃至超高频等整个频段，每个频段的通信系统都需要配备相应工作频段的通信天线。天线作为潜艇通信系统的重要组成部分，是决定潜艇通信功能实现的关键环节^[1]。桅杆类通信天线是潜艇通信天线的一种重要形式，潜艇可在潜望和水面状态使用可升降桅杆通信天线与岸基指挥所之间进行短波、卫星通信或者与水面舰艇、飞机之间进行超短波协同通信。频率覆盖范围广、种类数量繁多、工作环境恶劣、天线安装位置拥挤、设备结构复杂、可靠性和可维修性要求高等是潜艇桅杆通信天线的显著特征^[2-3]。近年来，随着新型潜艇平台对通信系统功能要求的提升以及对潜艇隐蔽性要求的提高，对桅杆类通信天线的配置和功能提出了很高的要求。本文从配置、功能、性能和发展趋势等方面对外军潜艇桅杆类通信天线的配置情况进行研究和分析，为今后潜艇桅杆通信天线的配置和发展提供理论支撑。

1 外军常规潜艇桅杆通信天线 1.1 德国常规潜艇

德国最新一代的 212A，214 型潜艇是当前国际上最先进的常规潜艇之一，代表了当前国际常规潜艇最高水平。根据相关资料，德国潜艇在天线的设计上采用了通信桅杆集成化和功能模块化的设计思想。如在 214 型潜艇上装备有 2 根通信桅杆，其中 1 根通信桅杆上装有 1 个 HF 天线和 1 个 VHF/UHF/IFF/GPS/INMARSAT-C 组合天线；在另 1 根通信桅杆上装有 1 个 HF 天线和 1 个 UHF 卫通天线（可兼顾接收 HF/VHF）。桅杆上的每 1 个天线都可以独立升降，以保证所有天线在水面和潜望状态均可正常使用。每根通信桅杆都经过水动力优化设计，潜艇可在潜望状态 12 kn 航速下正常使用，水面状态使用时无航速限制。此外，在桅杆上部还涂有雷达吸波材料，以提高雷达隐身性^[4]。

1.2 俄罗斯常规潜艇

俄罗斯“阿穆尔”潜艇也是目前世界上最先进的常规潜艇之一，其通信天线采用多功能桅杆形式，且装备有 2 根通信桅杆。其天线升降装置采用非贯穿的结构形式，该结构形式不需要穿透耐压艇体，节省了大量舱内空间。升降装置采用框架形式，采用了多级升降技术、流线型截面桅杆、可移动式导轨支撑、模块化等新技术。

1.3 法国鲉鱼级潜艇

法国“鲉鱼”级潜艇同样装备有多功能通信桅杆天线，该桅杆天线采用流线型截面桅杆、模块化设计技术等，由 2 个可独立升降的天线组成，其中 1 个为可伸缩的 HF 天线，另 1 个为多功能组合天线。

1.4 英国常规潜艇

英国海军常规潜艇装备了马可尼公司研制的 AJU 通信桅杆天线。AJU 通信桅杆天线由 2 个可独立升降天线组成，其中 1 个为可伸缩的 HF 天线，另 1 个为 VHF/UHF/IFF/SATCOM/SATNAV/JTIDS 组合天线。AJU 型多功能通信桅杆能提供 HF（1.5 MHz～30 MHz），VHF/UHF（225 MHz～400 MHz）及 IFF，SATCOM，SATNAV，JTIDS 功能。短波天线伸出时，天线最大长度为 10 897 mm，短波天线缩回时，最大长度为 6 477 mm。AJU 型桅杆天线同时也装备于澳大利亚及加拿大海军。

2 外军核潜艇桅杆通信天线 2.1 美国核潜艇

目前美军所有核潜艇，包括新的“弗吉尼亚”级攻击潜艇都采用多功能通信桅杆天线系统作为它们同飞机、水面舰、陆上设备的主要通信方式。美军的“三叉戟”弹道导弹核潜艇（SSBN-726）装备了 OE-207 型多功能通信桅杆天线。“洛杉矶”级攻击型核潜艇（SSN-688）、“洛杉矶”级改进型（改换装后）攻击型核潜艇、“海狼”级攻击型核潜艇（SSN-21）均装备 AN/BRA-34 型多功能通信桅杆天线作为主用天线。最新的“弗吉尼亚”级攻击型核潜艇（SSBN-776）装备了 2 副基于 AN/BRA-34 系列天线改进的 OE-538 型多功能通信桅杆天线，如图 1 所示。OE-538/BRC 多功能通信桅杆天线设计与 OE-207/BR 型、AN/BRA-34 系列仍类似，其组成为天线体、控制器、分线盒和电缆组件等，如图 2 所示。

OE-538/BRC 多功能通信桅杆天线系统支持 VLF/LF 接收（10～170 kHz）、MF/HF 收发（2～30 MHz）、VHF 视距收发（30～170 MHz）、UHF 视距收发（225～400 MHz）、VHF/UHF 卫通收发（240～400 MHz）、敌我识别 IFF 应答、GPS 接收以及 Link-16 数据链、铱星通信等多种功能。

除装备 2 副多功能通信桅杆天线系统外，还装备有 2 副 EHF/SHF 高数据率宽带天线用于实现卫星高速率通信。潜艇高速数据天线终端采用 16 in 蝶形天线，用来接收卫星数据，其速率为 128 kbps～ 8 Mbps，可进行极高频低速和中速数据传输，具有超高频通信和接收全球广播服务的能力^[7]。

美军未来下一代潜艇通信桅杆将是多功能宽波段天线系统，整合电子支援系统，并能够提供足够的带宽与卫星连接，进行图像及其他高速数据的发送和接收。

2.2 英国核潜艇

英国核潜艇也装备了多功能通信桅杆。“机敏”级核潜艇装备 3 根桅杆天线，分别为通信桅杆天线、EHF/SHF 卫通桅杆天线及 UHF 卫通桅杆天线，其通信桅杆天线主要用于短波与超短波通信，结构形式与美军 OE-538/BRC 型多功能通信桅杆类似。

2.3 俄罗斯核潜艇

俄罗斯“阿库拉”级、“塞拉”级攻击核潜艇、“奥斯卡”级弹道导弹核潜艇以及最新的 885 型攻击型核潜艇和 955 型弹道导弹核潜艇均装备有“闪电”-M 型自动通信系统和“海啸”型卫星通信系统，其中“闪电”-M 型自动通信系统的短波通信天线为安装在桅杆上的鞭天线，其“海啸”型卫星通信系统的卫通天线类似于 Ku 频段卫星通信天线。

3 外军桅杆类通信天线发展趋势分析

综上所述，为保证潜艇对外通信畅通，外军非常重视桅杆类通信天线的配置和发展。在潜艇指挥室围壳布局非常紧张的条件下，外军典型潜艇均在指挥室围壳仍然布置有 2 根通信桅杆天线，且其共同特点是均有 1 根多功能通信桅杆天线，实现短波天线、超短波、卫星通信、导航等多频段、多功能天线的集成，足见其对桅杆通信天线的重视。

1）在功能集成方面，由单一频段通信桅杆天线向多功能通信桅杆方向发展

2）在通信功能方面，逐步由低速率、点对点通信向高速率、组网通信发展

3）在天线集成方面，采取高度方向叠加方式和横向并排布置方式 2 种方式

4）在天线配置方面，配置有 2 幅以上通信桅杆天线互备实现潜望通信功能

5）在综合隐身方面，采用导流型桅杆结构并开展雷达波隐身设计缩减 RCS

6）在未来发展方面，采用多功能模块化载荷及一体化集成以简化围壳设计

4 结 语

从外军潜艇装备发展以及兵力运用角度来看，随着潜艇作战使用需求以及作战使命任务的拓展，潜艇与其他兵力实现完全链接，以增强其情报、监视、侦察和对陆攻击以及与水面舰艇、飞机和陆上部队协同的能力，以及利用安装在水下和空中无人运载器上的传感器实现超视距情报、监视和侦察^[9]。这些均对桅杆类通信天线系统提出了新的更高的需求。通过对外军常规潜艇以及核潜艇指挥室围壳桅杆通信天线的研究，不难看出，随着通信技术的高速发展以及通信装备的不断进步，开展通信天线与电子设备集成设计，桅杆类通信天线应在改善天馈性能、提升辐射性能的基础上实现设备小型化与集成优化，适应未来通信设备射频融合的发展需求；应在保持天线使用效能的同时，不断研究新材料、设计新结构以缩减天线 RCS，提升潜艇雷达隐蔽性，满足潜艇隐蔽作战使用要求。