微波新技术在现代相控阵雷达中的应用与发展北大核心CSCD

随着应用需求的不断发展和变化,相控阵雷达朝着超宽带、多功能、高性能和高集成的方向发展。为了适应这些发展需求,微波技术作为相控阵雷达重要的技术基础,也必须不断向前发展。本文首先论述微波技术与相控阵雷达之间的关系;接着介绍微波新技术在现代相控阵雷达中的典型应用,涵盖新型相控阵天线技术、新型收发组件技术、高性能微波固态发射技术、高集成综合馈电网络技术、射频隐身技术和微波光电子技术等多个方面;最后分析微波新技术在相控阵雷达中的应用前景和发展趋势。     

开放式有源相控阵天线系统

为适应新形势下的雷达探测需求,文中提出开放式有源相控阵天线系统架构。与传统意义上的相控阵天线架构相比,其在系统功能、技术研究范畴以及设计灵活性等方面都有很大扩展,可为未来涉及多学科融合的多功能、模块化、可重构及高集成数字化的相控阵天线设计提供系统级的集成环境。     

微波光子技术在雷达相控阵中的应用分析与展望

近年来,微波光子技术在雷达、通信和电子对抗中的应用得到了越来越多的关注。本文简单介绍了微波光子技术的发展情况和优势,对微波光子技术在雷达相控阵工程应用中存在的光电/ 电光转换损耗大、集成度低、通道一致性差、成本高昂等问题进行了探讨,给出了微波光子技术在雷达相控阵中三种典型的应用场景,并针对目前存在的问题,提出了促进微波光子雷达相控阵推向工程应用的关键技术,包括高效的电光/ 光电转换、高性能的射频光传输和光电混合集成等。希望通过关键技术的突破,促进微波光子技术在雷达相控阵中实现大规模工程应用。     

一种层叠式宽带多功能一体化收发组件设计

随着电子技术的不断发展,现代舰船信息装备对集成雷达、通信、电子战等多种功能的综合射频系统需求越来越高,而收发组件作为综合射频系统的核心部件,其功能和性能直接决定了综合射频系统的作战能力。文章介绍了一种基于射频直采、微波3D异构集成、层叠式垂直互联等技术的超宽带多功能一体化数字收发组件。该组件集成了64个宽带收发通道,并进行数字化处理,具有体积小、重量轻、功能多、功率/动态范围/瞬时带宽参数在线配置等特点,能够同时满足多种功能对收发信道的不同需求。     

基于软件无线电的多功能射频综合一体化设计

在研究国内外雷达、电子战、通信综合一体化技术的基础上,分析了雷达、电子战、通信功能特点及综合一体化带来的优势,提出了基于软件无线电的多功能射频综合一体化设计思路,然后阐述了综合一体化系统架构,给出了雷达、电子战、通信综合一体化方案,最后对综合一体化设计技术、超宽带射频技术、系统软件技术和系统资源管理等关键技术进行了重点讨论,为基于软件无线电的雷达、电子战、通信多功能综合射频系统具体设计提供了借鉴。     

面向多功能射频的综合射频前端技术研究

多功能综合射频系统是基于共用的电子平台,将雷达、电子战或通信等多种功能集成日益成为一种发展趋势。作为多功能综合射频系统的关键,综合射频前端的发展受到世界各国的广泛重视。从介绍多功能综合射频系统的发展情况和体系架构出发,结合实际应用和工程实现,分析了综合射频前端的概念和实现,并在此基础上重点探讨了射频孔径综合和射频通道综合这两种方式,阐述了工程可行的设计案例。     

多功能射频综合一体化技术的研究

多功能射频综合一体化技术就是利用一个共用的电子信息平台,将雷达、通信及电子战等多种功能集成在一起。在舰载、机载、星载等要求体积、重量、功耗的电子信息设备中,多功能射频综合一体化技术已经成为一种发展趋势,用户越来越迫切希望在一部设备上就能同时实现雷达、通信及电子战等设备的功能,同时完成各种不同的任务。文中对多功能射频综合一体化技术的体系架构进行了分析,重点阐述了该技术在数字式接收机子系统方面的性能和设计,提出了在同一硬件平台上将雷达、通信、电子战等多种功能集成在一起的技术途径。     

射频微系统关键技术进展及展望

文章简单介绍了微波集成电路的发展动态,综述了以美国DARPA为代表的国内外机构在射频微系统方面的重大研究计划及其水平,简述了射频微系统在通信、雷达、相控阵等领域的代表性应用,并总结了射频微系统互连、仿真与优化和集成架构设计等三个关键技术及其进展情况,最后对射频微系统今后的发展趋势做出了展望。     

多功能相控阵雷达行为辨识综述

多功能相控阵雷达是指具备相位控制阵列,能同时实现搜索、跟踪、制导等多种功能的雷达。随着雷达对抗的不断升级以及各国对于电子战的日益重视,作为获取多功能相控阵雷达信息的重要手段,其行为辨识技术的研究得到了进一步发展。结合目前多功能相控阵雷达行为辨识的背景与意义,对已有的不同多功能相控阵雷达信号模型进行梳理,对高密度、大噪声信号环境下的波形单元提取算法和基于深度学习的工作模式识别算法进行识别性能、适用场景等方面的系统性对比,并归纳了不同仿真数据集的实际应用情况,最后总结了该技术存在的问题并提出了未来展望。     

相控阵雷达综合网络集成式汇流板研制

相控阵雷达向集成化、小型化、轻量化方向发展,相控阵雷达综合网络的电气互联也随之需要向少/ 无引线方式转变。相控阵雷达综合网络中的微波馈电网络和波束控制网络的集成已通过微波数字混合多层印制板方式实现,而大电流电源分配网络的集成设计和制造已成为实现无引线阵面的关键。文中介绍了相控阵雷达综合网络集成式汇流板的设计和制造过程, 着重叙述了该集成式汇流板制造的关键技术,采用复合定位技术、层压封装技术实现了大电流汇流板的一体化制造,为相控阵雷达由有引线阵面向无引线阵面提供了基础,推动了相控阵雷达集成化和可靠性提升的进程。     

雷达射频集成电路的发展及应用

文中主要探讨雷达射频/微波集成电路的发展及其应用.介绍了现代雷达的发展趋势、雷达射频系统的演变历程以及目前国内外相关的射频集成电路的最新成果,讨论了射频片上系统(SoC)的未来趋势.针对现代主流的有源相控阵雷达,介绍了几种可行的系统级射频芯片的集成方向,最后强调了系统级射频集成电路测试在设计中的重要性,并给出一种基于模块化结构的自动测试设备(ATE)测试平台方案.     

相控阵技术对电子情报侦察影响研究

针对相控阵雷达技术引起的射频信号复杂多变的问题,提出一种基于对雷达射频信号进行动态信号级仿真的雷达侦察数据分析方法.对典型相控阵雷达系统应用的相控阵雷达技术进行了分析,并运用Matlab 7.0仿真工具软件对相控阵雷达射频信号进行了实时信号级仿真,获得了射频信号模型,分析了相控阵技术对电子情报侦察的影响.     

多功能综合射频系统技术研究

多功能综合射频系统是解决机载、舰载等受限平台雷达、通信、电子战等多种射频功能集成和协同工作的重要途径,受到世界各国的广泛重视。结合军事应用和工程实现,分析了综合射频系统功能需求,对多功能综合射频系统的技术体制、工作频段、阵面形式等进行研究,在此基础上提出了满足目前作战应用且工程可行的系统体系架构,并对相关的关键技术进行了分析探讨。     

相控阵天线集成技术

低成本、更高频段与可扩展是推动相控阵天线集成技术发展的主要动力。综述了砖 块式与瓦片式两种相控阵天线集成阵列结构,以及多功能芯片与射频晶圆集成技术的发展, 指出开发多功能芯片是当前发展毫米波相控阵天线的重要途径。     

相控阵天线集成技术

低成本、更高频段与可扩展是推动相控阵天线集成技术发展的主要动力。本文综述了砖块式与瓦片式两种相控阵天线集成阵列结构,以及多功能芯片与射频晶圆集成技术的发展,指出开发多功能芯片是当前发展毫米波相控阵天线的重要途径。     

有源相控阵射频系统稳定性设计与评估

有源相控阵的核心是微波射频系统,包含T/R组件和延时放大组件。T/R组件具有高效率、高幅度相位稳定性、高可靠性、低成本、小型化等优点。在组件小型化的同时提供了极高的射频增益,其稳定性设计与评估就显得十分重要。文中介绍了有源相控阵射频系统稳定性常见的问题以及评估方法,用此方法确保了微波射频系统的稳定性,同时极大提高了雷达的可靠性和安全性,为有源相控阵雷达长期稳定运行提供了有力的技术保证。     

微波光子集成芯片技术

微波光子集成芯片技术是微波光子雷达的重要支撑技术,不仅可以实现器件的多功能化,缩小微波光子雷达的体积,还可以大大提升微波光子雷达的稳定性与可靠性。该文介绍了目前常用的InP基、Si基和铌酸锂基等材料体系及其异质异构集成的光子集成芯片技术和可用于微波光子混合集成的光电集成芯片技术,并展望了未来发展趋势。      

小型化高集成宽带光收发组件

当前分立光子器件的体积和成本严重制约着微波光子技术在雷达系统中的应用。受限于当前的集成能力和材料体系,微波光子单片集成芯片短时间内难以实现工程应用。为满足雷达等应用场景对高集成微波光子器件的迫切需要,研制了一种新型小型化高集成光收发组件。该组件采用光电异构集成封装技术,将MZM调制器芯片、微波芯片、探测器芯片以及光环形器、波分复用器进行高度集成,单模块体积仅为85 mm×35 mm×10 mm,与传统MZM调制器体积相当。实验结果表明,其性能可与传统分立元器件相媲美。在6~18 GHz范围内,组件能够实现±1.5 dB的平坦度,上行能够实现18 dB以上的增益,下行能够实现?1 dB以上的增益,且链路噪声系数小于30 dB,平面化、小型化设计使其能够应用于相控阵雷达、电子战等多种应用场景,具有广阔的应用前景。     

片上雷达技术研究进展及发展趋势

本文回顾和梳理了当前片上雷达(Radar on Chip, RoC)的架构和射频前端、天线及信号处理等芯片化研究进展,以及基于异质异构集成、3D先进封装技术的雷达系统集成实现方案。在此基础上,从物理形态、实现工艺及技术发展等方面对片上雷达未来发展趋势进行了分析,指出基于硅基半导体工艺,片上集成多路雷达收发前端、波形产生及信号处理等雷达功能单元,实现片上系统（System on Chip, SoC）;或者通过异质异构及先进封装技术,将高度集成的雷达芯片集成在一个封装内,实现封装系统（System in Package, SiP）,从而满足雷达系统微型化、轻重量、低成本和低功耗的发展需求。同时,基于芯片化可扩充多通道阵列模块也有望构建大型复杂阵列雷达系统。该方案为未来小型化武器装备提供有效的探测感知手段,也为蓬勃发展的民用雷达提供可行的技术路径。     

激光相控阵与微波相控阵发射天线技术体制的比较

借鉴微波相控阵雷达技术,有的放矢加快探测型激光相控阵雷达的技术发展与应用,从仿学微波相控阵雷达发射天线基础知识入手,提出微波相控阵雷达发射天线与光纤激光相控阵发射天线可比较的部分技术参数;分析了光纤激光相控阵发射天线的技术要点与潜在能力,并立足现有研发水平对其系统功能与规模进行了预测;尝试对光纤激光相控阵与微波相控阵天线的技术特点与面临主要问题进行了论述;提出两者体系内互相配置,不仅有助于提高微波相控阵雷达在复杂电磁环境下对中近程高速、隐身和多目标的探测、识别与定位能力;同时也可适当减少激光相控阵对目标大范围区域搜索的压力的观点。