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美国研发数据链较早,所研发的数据链在世界上也较为先进,其中以1994年投入使用的Link-16数据链最为有名,现为北约战机通用数据链,美军现役战机(包括F-22)也大多装备这种数据链。然而Link-16最大的缺陷在于其带宽有限,最大传输速率只有238Kbps,无法满足F-22的大容量数据(如视频图像)传输需求。此外,Link-16采用全向发射天线,隐蔽性差,会使战机被敌方探测发现,因此F-22所配备的Link-16一般只收不发,仅作为备份。而JTIDS数据链的信息传输速率仍相对较慢,且不支持飞机间实时交互信息。
鉴于以上原因,美国为 F-22研制了飞行平台间数据链(IFDL),在IFDL的基础上,又为F-35研制了多功能先进数据链(MADL),他们之间的作战互联如下图所示。
IFDL数据链是诺斯罗普·格鲁门公司专门为F-22战斗机研发的,它是一种空对空作战用的机间数据链。IFDL是LPI数据链,它不仅可以保证F-22战斗机编队之间的数据传输和语音通信不被敌方截获或者干扰,而且还保证了F-22隐身性能不受通信的限制。
该数据链有 “内部通信”和“编队通信”2种模式。第一种限在小范围内,最多可支持4架战机。第二种则是较大范围的通信方式,可支持4个编队即16架战机之间的信息传递。在远距离作战时,只要前2架战机开启雷达,就可以与其他的战机进行数据共享,而其他的14架战机只需要接收数据即可。F-22机身的多个位置安装有IFDL数据链的天线,如下图所示。
IFDL数据链的天线由EMS公司研制,采用高速铁氧体开关馈电恒 k 球面多波束透镜天线(原理和实物图如下),工作在Q频段(36~46 GHz),共78个波束,通过开关选择。
IFDL数据链的主要特点:
1、采用定向窄波束通信。IFDL工作在Q波段,具有较低的发射旁瓣电平,通过透镜波束切换实现指向角度的精确控制,从而获得点对点的通信。
2、采用双层通信网络架构:编队内通过“编队内通信模式”进行话音和数据的通信,编队间长机通过“编队间通信模式”进行数据通信。
3、通信带宽太窄,容量太小、传输速率不高。IFDL标准传输速率仅为28.8~238 kb/s,最高也不会高于500 kb/s。
4、只有一个通信波束,因此只能实现F-22战斗机之间“一对一”的数据交换,不能同时进行多架次F-22之间“一对多”或者“多对多”的数据交换。
MADL工作于K波段,采用有源相控阵天线实现极窄波束的形成与对准,是一种宽带、高数据传输率、低截获概率的数据链。它可以在360°范围内的任何方向上接收或者发送数据传输信号,能为F-35战机提供全向覆盖。MADL使用一个“雏菊花环式链路系统”传输窄波束信号,具有较强的隐身性能。它可在高威胁环境中为F-35战机提供支持,使美空军可以改善战术,以应对未来高威胁的作战环境。
1、采用多波束实现点对多点同时通信。
2、采用相控阵天线,并与飞机共同设计
3、减少了信息传输时延。
4、提高了数据传输率。
5、能够根据信道状态自适应调整信息传输速率。
6、提高了LPI/LPD能力。
7、具有更高层次的信息保密能力。
8、提高了动态网络管理能力。
MADL的主要缺陷是它与IFDL一样,每个极细波束在任意时刻只能与1架飞机通信,即“一对一”数据交换,所以这不是真正意义上的网络设备。
为了解决F-35和F-22之间无法进行空中联络的问题,美国开展了一系列的研究工作,如采用中继通信平台、研制新的模块、研制新的数据链系统等。
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