相控陣?yán)走_(dá)研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)

邵春生

(南京電子技術(shù)研究所,　南京 210039)

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·總體工程·

相控陣?yán)走_(dá)研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)

邵春生

(南京電子技術(shù)研究所,南京 210039)

概述了相控陣?yán)走_(dá)從誕生至今的發(fā)展變化，總結(jié)了國(guó)外現(xiàn)役主戰(zhàn)裝備相控陣?yán)走_(dá)和在研新型相控陣?yán)走_(dá)體制、性能、架構(gòu)等特點(diǎn)。以美國(guó)第三次抵消戰(zhàn)略和相關(guān)作戰(zhàn)概念為背景，展望了相控陣?yán)走_(dá)發(fā)展趨勢(shì)，并介紹了國(guó)外相控陣?yán)走_(dá)重要預(yù)研項(xiàng)目的開展情況和相控陣?yán)走_(dá)基礎(chǔ)支撐技術(shù)取得的進(jìn)展。

相控陣?yán)走_(dá)；新體制；新材料；新工藝

0　引　言

20世紀(jì)60年代，由于遠(yuǎn)程高速洲際彈道導(dǎo)彈探測(cè)跟蹤的需求，相控陣天線理論與實(shí)踐的進(jìn)步，以及數(shù)字計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展催生了相控陣?yán)走_(dá)。從初期的模擬相控陣到如今的數(shù)字相控陣，從真空管放大器到固態(tài)放大器，從單頻段到多頻段，從平面陣到共形陣，從地基到海空天基，從單一作戰(zhàn)到協(xié)同探測(cè)，從反導(dǎo)預(yù)警到國(guó)土防空、艦隊(duì)防空、機(jī)載預(yù)警、火控制導(dǎo)、偵查監(jiān)視、靶場(chǎng)測(cè)控、特種體制，從軍用到民用，相控陣?yán)走_(dá)得到飛速發(fā)展[1]。

隨著國(guó)際軍事競(jìng)爭(zhēng)的加劇，空海一體戰(zhàn)、空間攻防、無(wú)人作戰(zhàn)等新型作戰(zhàn)樣式層出不窮，特別是美國(guó)“第三次抵消戰(zhàn)略”對(duì)顛覆性技術(shù)群和以高超飛行器為代表的新型作戰(zhàn)平臺(tái)加速推進(jìn)，相控陣?yán)走_(dá)將迎來新一輪變革和發(fā)展。

1　相控陣?yán)走_(dá)研究現(xiàn)狀

縱觀國(guó)外現(xiàn)役主戰(zhàn)裝備雷達(dá)和在研新型雷達(dá)，相控陣?yán)走_(dá)具有固態(tài)有源相控陣、多功能一體、開放式、低成本發(fā)展等顯著特點(diǎn)。

1.1固態(tài)有源相控陣成為主流體制

雷達(dá)投入使用以來，先后經(jīng)歷了機(jī)械掃描體制、真空管無(wú)源相控陣體制、固態(tài)有源模擬相控陣體制，目前正處于大量使用單片微波集成電路的固態(tài)模擬有源相控陣體制階段，并逐步向數(shù)字陣?yán)走_(dá)過渡[2]。典型的固態(tài)有源相控陣?yán)走_(dá)如地基美國(guó)THAAD反導(dǎo)系統(tǒng)AN/TPY-2雷達(dá)，美歐聯(lián)合研制的MEADS防空反導(dǎo)雷達(dá)，俄羅斯“天空-M”反導(dǎo)雷達(dá)；?；喙δ躍BX雷達(dá)，DDG-1000體搜索雷達(dá)(VSR如圖1所示)以及SPY-3雷達(dá)，英國(guó)MESAR雷達(dá)和SAMPON雷達(dá)以及荷蘭艦載APAR雷達(dá)；美國(guó)四代機(jī)F-22 APG-77、F-35 APG-81機(jī)載多功能火控雷達(dá)，三代機(jī)F-15、F-16 換代的SABR、RACR，瑞典鷹獅戰(zhàn)斗機(jī)雷達(dá)，美國(guó)全球鷹MP-RTIP雷達(dá)等；星載Radarsat 2，Globalstar等合成孔徑雷達(dá)。正在研制的防空反導(dǎo)雷達(dá)(AMDR)和遠(yuǎn)程反導(dǎo)識(shí)別雷達(dá)(LRDR)將采用固態(tài)數(shù)字有源相控陣體制。

圖1　DDG-1000采用雙波段有源相控陣?yán)走_(dá)

1.2綜合射頻相控陣投入實(shí)用，實(shí)現(xiàn)多功能一體化

綜合射頻使用幾個(gè)分布式寬帶多功能孔徑取代目前平臺(tái)上為數(shù)眾多的天線孔徑，同時(shí)實(shí)現(xiàn)雷達(dá)、電子戰(zhàn)與通信、導(dǎo)航、識(shí)別等多種射頻功能，使電子系統(tǒng)的成本、重量、功耗、失效率顯著下降，解決了艦載、機(jī)載平臺(tái)上天線林立、遮擋、電磁干擾、雷達(dá)散射截面過大、維修困難、成本過高等問題。美海軍從1985年開始進(jìn)行綜合射頻技術(shù)的研究，先后開展了先進(jìn)綜合孔徑(ASAP)、先進(jìn)多功能射頻系統(tǒng)/概念(MARFS/AMRFC)、綜合上層建筑(InTop)等項(xiàng)目，并進(jìn)行了平臺(tái)測(cè)試，這些成果在DDG-1000驅(qū)逐艦雙波段雷達(dá)(DBR)中得以應(yīng)用，DBR可代替原來艦上5～10部雷達(dá)的功能，使軍艦上天線數(shù)量減少，提高了DDG-1000的隱身能力。美空軍開展了“寶石柱”“寶石臺(tái)”、多功能綜合射頻系統(tǒng)(MIRFS)等研究計(jì)劃，并將技術(shù)應(yīng)用于四代機(jī)F-22和F-35中。APG-81雷達(dá)可同時(shí)應(yīng)對(duì)多種類型的先進(jìn)干擾機(jī)，APG-77雷達(dá)通信發(fā)送速率達(dá)548 MB/s，接收速率達(dá)1 GB/s。DARPA在1999年啟動(dòng)可重構(gòu)孔徑(RECAP)項(xiàng)目，確保寬角掃描時(shí)的超寬帶性能。喬治亞技術(shù)研究所(GTRI)于2006年推出33∶1倍頻程的天線，該天線倍頻程具有擴(kuò)充到100∶1的潛力，如圖2所示。Raytheon公司雙極化開口陣元陣列可工作于10個(gè)倍頻程(18 GHz～118 GHz)，單元間隔為最低波長(zhǎng)的一半，波束掃描為真時(shí)延，陣列在整個(gè)頻帶內(nèi)均能實(shí)現(xiàn)60°寬角掃描。

圖2　GRTI推出的33∶1倍頻程度寬帶天線

1.3多平臺(tái)信息融合共享，協(xié)同作戰(zhàn)形成能力

美海軍在1994年引入“協(xié)同作戰(zhàn)能力”(CEC)系統(tǒng)，通過編隊(duì)內(nèi)各艦船、預(yù)警機(jī)平臺(tái)的傳感器協(xié)同探測(cè)和復(fù)合跟蹤，形成單一、實(shí)時(shí)、火控級(jí)的合成航跡，生成統(tǒng)一、精確的威脅態(tài)勢(shì)圖，并通過數(shù)據(jù)鏈在編隊(duì)內(nèi)所有平臺(tái)共享，從而消除地球曲率對(duì)雷達(dá)探測(cè)距離的限制，擴(kuò)展防空導(dǎo)彈的殺傷區(qū)遠(yuǎn)界。2015年3月，美國(guó)海軍“綜合防空火控系統(tǒng)”(NIFC-CA)正式部署“羅斯?！碧?hào)航母打擊群，實(shí)現(xiàn)初始作戰(zhàn)能力，如圖3、圖4所示。NIFC-CA系統(tǒng)是CEC系統(tǒng)的進(jìn)一步延伸與擴(kuò)展，旨在基于CEC、TTNT等數(shù)據(jù)鏈技術(shù)，完成航母驅(qū)護(hù)編隊(duì)、預(yù)警機(jī)、戰(zhàn)斗機(jī)、電子戰(zhàn)飛機(jī)等作戰(zhàn)平臺(tái)的傳感器系統(tǒng)、電子戰(zhàn)系統(tǒng)、武器系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同，構(gòu)建編隊(duì)內(nèi)分布式探測(cè)-跟蹤-火控-打擊的防空攔截鏈，擴(kuò)展單艦防御范圍，實(shí)現(xiàn)編隊(duì)的協(xié)同作戰(zhàn)和超視距防空作戰(zhàn)能力。今后，該系統(tǒng)還將集成艦載無(wú)人偵查打擊系統(tǒng)(UCLASS)和X-47B艦載無(wú)人戰(zhàn)斗機(jī)[3]。

圖3　NIFC-CA系統(tǒng)擴(kuò)展了低空探測(cè)范圍

1.4GaN取代GaAs MMIC，提高雷達(dá)探測(cè)距離

在同樣的體積下，GaN集成電路的峰值功率相當(dāng)于GaAs的5～10倍，平均故障間隔時(shí)間達(dá)億小時(shí)量級(jí)，成本降低34%以上，效率高。能夠產(chǎn)生更強(qiáng)的輻射功率，提高探測(cè)距離，減小體積重量，增強(qiáng)機(jī)動(dòng)性和戰(zhàn)場(chǎng)生存能力，縮短維修間隔時(shí)間，提高雷達(dá)的可用性。目前，GaN已在AMDR和愛國(guó)者(Patriot)雷達(dá)升級(jí)中應(yīng)用，使AMDR雷達(dá)總功率達(dá)到10 MW，作用距離是現(xiàn)役SPY-1D的兩倍。

1.5開放式、模塊化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)雷達(dá)規(guī)模自由裁剪

開放式、模塊化能夠降低安裝時(shí)間，方便維護(hù)和升級(jí)，可以根據(jù)性能指標(biāo)和平臺(tái)空間要求進(jìn)行縮放，具有較大的靈活性。目前，美國(guó)地基三坐標(biāo)遠(yuǎn)征遠(yuǎn)程雷達(dá)(3DELRR)、艦載AMDR、機(jī)載APG-81雷達(dá)都采用了這種可擴(kuò)充的開放式、模塊化結(jié)構(gòu)，能夠根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化的接口進(jìn)行構(gòu)造，如圖5所示。

圖5　AMDR可制造成不同尺寸以滿足不同艦艇需求

AMDR-S雷達(dá)軟硬件均為模塊化組件，雷達(dá)系統(tǒng)前后端均可根據(jù)不同艦艇平臺(tái)的大小和功能進(jìn)行調(diào)整，便于快速升級(jí)，AMDR-S目前的設(shè)計(jì)方案是SPY+15 dB，即比SPY-1雷達(dá)增益高15 dB，可輕易擴(kuò)展至SPY+25 dB或縮減至SPY+0 dB，提高對(duì)更大或更小艦艇平臺(tái)的適裝性。

1.6采用商用貨架產(chǎn)品(COTS)，降低成本

利用規(guī)?；a(chǎn)商用器件可顯著降低產(chǎn)品開發(fā)周期，滿足技術(shù)更新和成本要求。林肯實(shí)驗(yàn)室2010年公布了一種S波段低成本陣列，如圖6所示。該陣列在5層印制電路板上集成了5個(gè)T/R組件，雙極化設(shè)計(jì)，峰值功率8 W，能夠同時(shí)產(chǎn)生24個(gè)波束，每平方米面積上集成400個(gè)單元，每平方米價(jià)格5萬(wàn)美元。柯林斯公司2015年公布的X波段機(jī)載陣列包含512個(gè)單元，每單元功率2 W，能夠?qū)⒊杀窘档椭猎瓉淼?/50[4]。

圖6　林肯實(shí)驗(yàn)室S波段低成本陣列

1.7關(guān)鍵電路高度集成，信息處理能力不斷增強(qiáng)

當(dāng)前，關(guān)鍵集成電路可在幾平方毫米的面積上集成數(shù)億個(gè)晶體管，完成高復(fù)雜度分析和控制功能，具有微型化、系統(tǒng)化、集成化的特點(diǎn)。比較典型的關(guān)鍵集成電路器件包括中央處理器(CPU)、現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯陣列(FPGA)和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器等(ADC)。2011年INTEL公司實(shí)現(xiàn)了基于3D晶體管的CPU量產(chǎn)，使得在硅片上制造小于28 nm晶體管成為可能，并于2013年6月發(fā)布了概念型60核芯片，其協(xié)處理器3100家族將提供超過1 000 Gb/s的雙精度浮點(diǎn)運(yùn)算能力。當(dāng)前最先進(jìn)的FPGA使用3D堆疊硅片互聯(lián)(SSI)技術(shù)，容量高達(dá)200萬(wàn)個(gè)邏輯單元，用戶可以用單個(gè)器件代替2～4個(gè)FPGA，而總功耗降低50%～80%。目前使用先進(jìn)BiCMOS工藝制造的ADC已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了100 GHz采樣率、6位精度。

2　相控陣?yán)走_(dá)發(fā)展趨勢(shì)

相控陣?yán)走_(dá)正向新型作戰(zhàn)平臺(tái)、新型探測(cè)體制擴(kuò)展，向新工作頻段延伸，并借助新型材料和先進(jìn)加工工藝提高性能。

2.1向新型作戰(zhàn)平臺(tái)擴(kuò)展

隨著美國(guó)軍事再平衡、空海一體戰(zhàn)、第三次抵消戰(zhàn)略的不斷提出，下一代預(yù)警機(jī)、下一代轟炸機(jī)、下一代隱身戰(zhàn)斗機(jī)、精確制導(dǎo)導(dǎo)彈、傳感器飛機(jī)、自主無(wú)人機(jī)、高超聲速飛行器等新型作戰(zhàn)平臺(tái)不斷出現(xiàn)。隨著相控陣寬帶、共形、輕薄化、低功耗技術(shù)的發(fā)展，作為為武器系統(tǒng)提供態(tài)勢(shì)感知和打擊瞄準(zhǔn)等情報(bào)保障的重要手段，相控陣?yán)走_(dá)將會(huì)越來越普遍地得到應(yīng)用。

2015年1月，美國(guó)空軍在小企業(yè)創(chuàng)新研究(SBIR)計(jì)劃中發(fā)布了“高超聲速飛行器載創(chuàng)新型SAR/GMTI載荷”研究指南，希望研發(fā)用于30 km巡航高度、具有5 Mach～7 Mach(Mach=340.3 m/s)速度的飛行平臺(tái)載SAR/GMTI雷達(dá)，并開發(fā)通用的SAR/GMTI載荷性能評(píng)估仿真工具。5月，美國(guó)空軍研究實(shí)驗(yàn)室發(fā)布“高超打擊武器”技術(shù)成熟項(xiàng)目招標(biāo)公告，首次將研究重點(diǎn)從推進(jìn)、氣動(dòng)、材料領(lǐng)域擴(kuò)展到制導(dǎo)導(dǎo)航與控制、引戰(zhàn)、系統(tǒng)集成領(lǐng)域，如圖7所示。7月，空軍阿德諾工程發(fā)展中心公布了高超聲速武器作戰(zhàn)全過程33個(gè)關(guān)鍵試驗(yàn)與鑒定需求，美國(guó)開始從技術(shù)和研發(fā)兩個(gè)方面，瞄準(zhǔn)實(shí)用化的目標(biāo)全面加速高超聲速武器技術(shù)。

圖7　吸氣式與助推-滑翔式高超聲速打擊武器

高超聲速飛行器在巡航、滑翔、末段俯沖等階段面臨極端高熱和振動(dòng)等環(huán)境條件，飛行參數(shù)變化大，因此，高超聲速平臺(tái)SAR/GMTI相控陣載荷設(shè)計(jì)面臨多項(xiàng)挑戰(zhàn)。如平臺(tái)高速運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致的雜波多普勒頻譜擴(kuò)展；高入射角形成的嚴(yán)重地面雜波；高速低空飛行使雷達(dá)視野受限；細(xì)長(zhǎng)的機(jī)身對(duì)天線孔徑尺寸和形狀的限制；孔徑、大氣、分辨率等要求條件下信號(hào)頻率和波形選擇；機(jī)體溫度升高導(dǎo)致信噪比降低；SAR和GMTI要求的最佳脈沖重復(fù)頻率的沖突等，需要進(jìn)行詳細(xì)的模擬仿真和試驗(yàn)驗(yàn)證。

2.2衍生新型探測(cè)體制

為了提高雷達(dá)探測(cè)距離、探測(cè)精度和分辨率，增強(qiáng)對(duì)抗復(fù)雜電子環(huán)境和雜波的能力，各國(guó)不斷對(duì)雷達(dá)探測(cè)新概念、新理論進(jìn)行研究，提出了量子雷達(dá)、認(rèn)知雷達(dá)新一代成像雷達(dá)等新型雷達(dá)體制架構(gòu)。

為解決常規(guī)成像雷達(dá)依賴目標(biāo)運(yùn)動(dòng)或平臺(tái)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行掃描，且成像技術(shù)復(fù)雜度高，成本昂貴的問題，DARPA提出先進(jìn)掃描技術(shù)成像雷達(dá)(ASTIR)下一代成像雷達(dá)計(jì)劃[5]，如圖8所示。

圖8　ASTIR雷達(dá)架構(gòu)

2015年，DARPA向諾·格公司、HRL實(shí)驗(yàn)室等機(jī)構(gòu)授出1 130萬(wàn)美元合同，用以開發(fā)一種采用電子掃描副反射器、視頻級(jí)三維成像幀速(10 Hz～100 Hz)、且不依賴平臺(tái)運(yùn)動(dòng)或目標(biāo)運(yùn)動(dòng)便可實(shí)現(xiàn)目標(biāo)成像的全新雷達(dá)成像架構(gòu)技術(shù)。該雷達(dá)結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕，功耗低，可在霧、煙、雨等惡劣天氣條件下提供高分辨率的目標(biāo)三維圖像，為武器系統(tǒng)提供精確目標(biāo)信息。

ASTIR雷達(dá)將包含由一部主反射器與一部電子副反射器組成的復(fù)合天線，以及單個(gè)發(fā)射/接收鏈路，從而降低系統(tǒng)復(fù)雜度。為實(shí)現(xiàn)基于副反射器的目標(biāo)成像與波束控制，DARPA提出三種途徑，分別為將當(dāng)前成像雷達(dá)中常用的機(jī)電掃描式透鏡替換為一部平板電掃陣列，進(jìn)行波束控制；通過副反射器上的移相器，控制波束在整個(gè)主反射器上進(jìn)行逐點(diǎn)序貫掃描，每個(gè)點(diǎn)上采樣的射頻信號(hào)進(jìn)行SAR處理，實(shí)現(xiàn)完全聚焦的三維目標(biāo)成像；采用正交相位編碼對(duì)副反射器上的各個(gè)單元進(jìn)行數(shù)字調(diào)制，信號(hào)接收后，進(jìn)行數(shù)字碼分處理，形成數(shù)字通道，然后利用SAR技術(shù)形成完全聚焦的三維目標(biāo)成像。

2.3向更高頻段延伸

高頻段具有波束成像分辨率高、反隱身、抗干擾和穿透能力強(qiáng)等特點(diǎn)，促使相控陣?yán)走_(dá)不斷向太赫茲和激光頻段拓展。

2015年，DARPA完成了ViSAR系統(tǒng)原型機(jī)集成，如圖9所示。該系統(tǒng)工作于231.5 GHz～235.0 GHz，采用單部發(fā)射天線、4部接收天線，安裝于飛機(jī)萬(wàn)向節(jié)，可取代原有的MTB-S機(jī)載紅外跟蹤系統(tǒng)。在此項(xiàng)目下，DARPA研發(fā)了各類太赫茲器件，如工作頻率為233 GHz的接收機(jī)、激勵(lì)器及一部固態(tài)1 W功率放大器，且所有器件的噪聲系數(shù)、帶寬、功率等指標(biāo)均符合在231.5 GHz～235.0 GHz頻帶范圍內(nèi)的要求。此外，DARPA還研發(fā)了一部233 GHz真空管放大器。2016年將安裝至C-130運(yùn)輸機(jī)上演示穿透云層的對(duì)地靜止目標(biāo)和運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的實(shí)時(shí)成像能力。

圖9　DARPA ViSAP系統(tǒng)原型機(jī)

另外，DARPA于2009年投資1 860萬(wàn)美元，啟動(dòng)了“短距寬視場(chǎng)超靈敏電控光子發(fā)射器”(SWEEPER)項(xiàng)目，研制0.8 μm～2 μm工作頻段的芯片級(jí)光學(xué)相控陣天線。2013年，經(jīng)麻省理工學(xué)院、加州大學(xué)芭芭拉分校、加州大學(xué)伯克利分校、美國(guó)休斯研究實(shí)驗(yàn)室共同研發(fā)，推出了收個(gè)包含4 096(64 nm×64 nm)個(gè)納米天線單元，尺寸為576 μm×576 μm的二維光學(xué)相控陣天線。2015年5月，DARPA成功驗(yàn)證“寬視場(chǎng)激光相控陣”技術(shù)，首次將相控陣天線與激光組件集成在一個(gè)微型芯片上，可在51°視場(chǎng)內(nèi)進(jìn)行精確激光掃描，掃描速度達(dá)到10萬(wàn)幀/s。

2.4采用新型高性能材料提高性能

新型材料能夠提高雷達(dá)功率效率和冷卻能力，對(duì)雷達(dá)探測(cè)距離、可靠性、可用性和保障性具有重要意義。

石墨烯是已知最薄、導(dǎo)電導(dǎo)熱性最好、強(qiáng)度最大、透光率最高的非金屬材料，室溫下電子遷移率是硅的100倍，比表面積可達(dá)到2 630 m2/g；熱導(dǎo)率可以達(dá)到5 000 W(m·k)；抗拉輕度達(dá)125 GPa，是鋼的100倍以上；單層可見光透光率達(dá)97.7%； 2015年7月，英國(guó)牛津大學(xué)開發(fā)出用化學(xué)氣相沉積法制造大尺寸、高質(zhì)量石墨烯晶體的技術(shù)，能在制造2 mm～3 mm的較大石墨烯晶體的時(shí)間從19 h縮短到15 min。麻省理工學(xué)院使用雙同心環(huán)裝置改進(jìn)化學(xué)氣相沉淀工藝，在1 000 ℃、內(nèi)環(huán)抽出速度25 mm/min條件下，制造出質(zhì)地均勻的高質(zhì)量單層石墨烯晶體。

2.5使用微系統(tǒng)集成加工工藝提高集成度

如圖10所示，微系統(tǒng)技術(shù)對(duì)相控陣天線小型化、智能化、輕量化具有顛覆性影響，當(dāng)前，微系統(tǒng)技術(shù)正從平面集成到三維集成、從微機(jī)電/微光電到異質(zhì)混合集成、從結(jié)構(gòu)/電氣一體化到多功能一體化集成等方向發(fā)展，微系統(tǒng)相關(guān)產(chǎn)品也正從芯片級(jí)、組部件級(jí)向復(fù)雜程度更高的系統(tǒng)級(jí)(微型飛行器、片上實(shí)驗(yàn)室)方向發(fā)展。在微系統(tǒng)集成方面，DARPA開展了一系列項(xiàng)目，如“硅上復(fù)合半導(dǎo)體材料”(COSMOS)[6]、“光電異構(gòu)集成”(E-PHI)[7]、“多源可用異構(gòu)集成”(DAHI)等。在DAHI項(xiàng)目下，諾·格公司演示了0.75 GHz～1.25 GHz頻率范圍內(nèi)，每秒采集1.33×109個(gè)樣本的13位數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)的SFDR平均值達(dá)到74.5 dBc。今后，DAHI計(jì)劃將實(shí)現(xiàn)500 MHz信號(hào)帶寬、16有效位數(shù)的ADC的異構(gòu)集成。在該項(xiàng)目支持下，美國(guó)空軍研究實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)了一個(gè)W波段四級(jí)低噪放(LNA)，在75 GHz～100 GHz頻段內(nèi)的噪聲系數(shù)低于7.2 dB，增益大于20 dB，且功耗僅19.2 mW。

圖10　摻鍺硅工藝7 nm芯片晶片

如圖11所示，2015年6月IBM宣布通過選擇性外延的方式，將化合物半導(dǎo)體嫁接到硅基片上，實(shí)現(xiàn)納米級(jí)異質(zhì)集成，利用該技術(shù)，可以根據(jù)需要將砷化鎵、

氮化鎵、碳化硅、磷化銦、銦鎵砷等第二代、第三代化合物半導(dǎo)體材料高精度低嫁接到硅片的不同位置，充分利用各種材料的優(yōu)勢(shì)，形成在微波、電力、高速運(yùn)算等領(lǐng)域中具有極強(qiáng)性能的單片系統(tǒng)。結(jié)合系統(tǒng)封裝(SiP)技術(shù)等高級(jí)封裝工藝，可進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)功能更加強(qiáng)大的“單芯片系統(tǒng)”，促使雷達(dá)體積、重量和成本大幅減小、性能大幅提升。

3　結(jié)束語(yǔ)

軍事需求的牽引和基礎(chǔ)技術(shù)的進(jìn)步不斷推動(dòng)相控陣?yán)走_(dá)功能、性能、形態(tài)向更高層次演化。精確動(dòng)態(tài)態(tài)勢(shì)感知使相控陣?yán)走_(dá)日益集多功能于一體；日益復(fù)雜多變的電磁環(huán)境迫使相控陣?yán)走_(dá)雷達(dá)自我感知、自我學(xué)習(xí)、自我適應(yīng)；隱身目標(biāo)、彈道導(dǎo)彈、高超目標(biāo)使相控陣?yán)走_(dá)從集中式走向分布式組網(wǎng)；生存性要求使相控陣?yán)走_(dá)從有源走向無(wú)源。未來，隨著材料和加工工藝的進(jìn)步以及放大器功率的不斷提高，相控陣?yán)走_(dá)還將向高功率微波武器發(fā)展，實(shí)現(xiàn)探測(cè)感知和打擊摧毀的一體化。

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邵春生男，1974年生，高級(jí)工程師。研究方向?yàn)槔走_(dá)系統(tǒng)技術(shù)、雷達(dá)市場(chǎng)需求分析等。

Study Status and Development Trend of Phased Array Radar

SHAO Chunsheng

(Nanjing Research Institute of Electronics Technology,Nanjing 210039, China)

Development and change of phased array radar is outlined. Regime, performance, architecture of phased array radars onboard foreign mainstream weapons in service and that of currently being researched and manufactured is summarized. Together with US 3rd Tradeoff Strategy and novel operation concepts, development trend of phased array radar is envisioned, and progress of significant advanced research projects and basic supporting technologies is also depicted.

phased array radar；radar regime; novel material; novel technology

邵春生Email：scsnj@sohu.com

2016-01-19

2016-03-22

TN959

A

1004-7859(2016)06-0001-04

DOI：10.16592/ j.cnki.1004-7859.2016.06.001