有源電子掃描陣列(AESA)因其卓越的性能、多功能能力以及降低的功耗和雷達散射特征使得空中作戰(zhàn)飛機的性能發(fā)生了革命性的變化，而且可靠性更高、生命周期內的成本費用更低。

隨著器件和封裝技術的發(fā)展，諸如氮化鎵(GaN)單片微波集成電路(MMIC)、共形陣列、數字陣列雷達、MIMO體系結構和集成射頻系統(tǒng)等領域是未來發(fā)展的趨勢。

作戰(zhàn)飛機上的火控雷達采用了AESA多功能系統(tǒng)，典型工作頻段為X波段。這些雷達也正在改裝到F-15E、F-16和F/A-18等現役戰(zhàn)機上，以提升其作戰(zhàn)能力。

美國的第一批AESA產品是西屋公司研制的1500單元陣列雷達，也就是現在諾斯羅普·格魯曼公司為F-22A猛禽戰(zhàn)機研制的APG-77雷達前身。與西屋公司同時開展研發(fā)的是由1100個單元構成的雷神APG-79雷達，最初的目的是為了升級替換F/A-18E/F超級大黃蜂裝備的APG-73雷達。

為APG-79開發(fā)的T/R模塊技術被用于后來F-15C的APG63(V)3和F-15E的APG-82(V)1雷達升級，此外，該技術也促進了B-2幽靈隱形轟炸機雷達APQ-181的進一步升級，APQ-181使用了一對2000個X波段天線單元。

諾斯羅普·格魯曼公司開發(fā)了1000個陣元的APG-80作為F-16戰(zhàn)機的升級產品，后來APG-80演變?yōu)榭缮壍慕葑儾ㄊ走_(SABR)設計，以SABR為模板，格魯曼公司研制了裝備F-16的APG-83、裝備B-1轟炸機的SABR-GS APQ-164 AESA雷達。

AESA的T/R模塊將多個MMIC組合在一起實現獨立通道控制的接收機、發(fā)射機和波束控制器。早期的AESA采用四通道設計技術，而目前都是基于單通道T/R模塊的設計。與四通道或多通道的設計相比，單通道設計能夠顯著提高生產效率；AESA天線與數百甚至上千個收發(fā)模塊集成組裝在一起實現電磁波的接收、發(fā)射。

由于AESA雷達使用了數百到數千個獨立的T/R模塊，因此即使部分T/R模塊出現故障也只會稍微降低天線性能。災難性的AESA故障僅僅在共享子系統(tǒng)(如電源或波束控制器BSC)發(fā)生故障時才會出現。

AESA具有比PESA或MSA更大的帶寬，有助于低截獲概率(LPI)模式，并有效對抗針對頻帶內信號的電子干擾。這種能力允許使用AESA雷達作為威脅告警子系統(tǒng)的高增益天線，或者具有千兆比特/秒的帶寬傳輸能力，或者具有LPI隱蔽能力的數據鏈路。

AESA接收機通常比PESA/MSA接收機具有6dB或更好的噪聲系數。因為網絡噪聲系數或系統(tǒng)噪聲系數主要是由天線輻射單元與第一級接收機之間的損耗決定的。

更高功率孔徑的AESA陣列也具有作為定向能武器的巨大潛力，從而在電子目標密集的環(huán)境中產生破壞性或電氣損傷效應。AESA將成為使用GaN元件的下一代EA-18G咆哮者干擾機設計的核心技術。

AN/ZPY-2多平臺雷達技術嵌入計劃(MP-RTIP)已經啟動，專門用于提供監(jiān)視成像和地面動目標指示(GMTI)能力，面向的裝備平臺為E-8“JSTARS”和RQ/MQ-4全球鷹。

實現高分辨率的寬幅合成孔徑雷達(SAR)圖像是一種全新的技術挑戰(zhàn)，需要應用新的設計概念和系統(tǒng)架構。

基于多通道的SAR系統(tǒng)允許通過使用數字波束形成(DBF)或MIMO技術來克服分辨率與覆蓋范圍的矛盾。SAR圖像的產生是通過相參方式實現的，從而導致散斑噪聲，但也意味著能夠提取出更多的附加信息。目前已經有多種技術可用于檢測兩幅SAR圖像之間的精細地表擾動，例如應用于地面車輛軌跡的相干變化檢測(CCD)技術。

運動目標檢測(MTD)雷達通過使用目標運動引起的多普勒頻移，可以消除雜波后檢測到期望的目標信號。MTD要求射頻元器件具有高線性度和寬動態(tài)范圍，并實現天線旁瓣電平控制。空時自適應處理(STAP)能夠通過空間和多普勒譜特性區(qū)分目標和雜波，從而將雜波區(qū)檢測的虛警率降低一個數量級。

下一代AESA天線將在同一個射頻前端組合產生不同工作模式，包括雷達、通信(數據鏈)和電子戰(zhàn)(干擾)，這將導致更高的MMIC需求。目前用于AESA的T/R模塊射頻部分通常是基于砷化鎵(GaAs)技術，在過去的10年中，半導體刻蝕技術取得了很大的進展，特別是GaN和硅鍺(SiGe)雙極晶體管(BiCMOS)材料有可能挑戰(zhàn)甚至取代砷化鎵技術。由于GaN的高功率性能和低成本費用，領先的制造商都在積極推動GaN取代GaAs。

在相同的芯片面積上，GaN的功率輸出能達到GaAs的5倍以上，由于芯片的價格取決于芯片面積，因此從成本效益上來說也得到了很大的提升。例如，如果制成的GaN晶片(包括制作材料)成本是GaAs的兩倍，但GaN MMIC是GaAs MMIC尺寸的1/3-1/4，那么GaN解決方案的花費僅僅是GaAs方案的50-66%。

基于GaN的系統(tǒng)還通過減少總的T/R模塊數量降低成本費用，同時更高的工作電壓提高了DC到RF的轉換效率，降低了功率消耗和生命

來源：雷達通信電子戰(zhàn)

免責聲明：本文內容由21ic獲得授權后發(fā)布，版權歸原作者所有，本平臺僅提供信息存儲服務。文章僅代表作者個人觀點，不代表本平臺立場，如有問題，請聯(lián)系我們，謝謝！