DARPA寻求快速开发射频和微波阵列

美国军事研究者正要求工业部门寻求一种新方法，使那些用于通信、信号情报、雷达和电子战的射频和微波阵列的开发、部署和升级时间大大缩短。

美国国防预先研究计划局（DARPA）已经发布了“以商用进度开发阵列”（ACT）的项目，旨在摆脱传统专门且耗时的阵列设计过程，致力于开发电磁阵列的新方法。DARPA的ACT项目集中于3个技术领域，一是开发能广泛应用于不同阵列功能的通用硬件模块；二是开发用于不同极化、频率和带宽需要的可重新配置的电磁接口；三是同时演示可扩展的基础设施，以将物理分离的平台上的天线阵列集成为具有精确定时和定位数据的更大孔径。其想法是创建电磁接口阵列，并以与商用电子组件开发相匹配的速率进行部署。

当前，射频和微波系统将越来越多的天线阵列用于多波束和电子控制，但这些阵列的开发和现场升级非常昂贵且耗费大量时间。DARPA研究者表示，尽管商用市场已确定电子系统的演进节奏时，但军事电子元器件开发有所滞后。例如，同利用现代电子元器件研制的军事系统相比，利用10年前研制的电子元器件制造的军事系统能力将大打折扣，同时射频组件和数字电子元器件之间的性能差距不断增大。因此，具备静态射频或模拟特性的系统不能利用潜在的数字电子元器件进步。因此，必须确定一个缩短设计周期和现场升级的路径。

研究者必须克服传统障碍，这些障碍致使阵列开发周期需要10年、静态生命周期为20～30年、服务寿命延长计划成本高昂。为此，DARPA的ACT项目将为定制阵列开发新技术，使之能够利用不断演进的数字电子元器件。特别是，该项目将开发分立模块，其中，70%～80%的阵列开发周期成本将用于通用模块，包括适合多种应用的功能通用模块。通用模块研究重点是把射频或中频输入转换成数字波束，经过充分处理，在子阵列间形成可管理的数据流。ACT构建模块不仅可扩展形成更大的阵列，而且在平台间扩展，产生空间分布的相干辐射。

DARPA认为有三种挑战，一是阵列系统开发时间漫长，而且往往设计重用有限；二是一旦系统部署，电磁系数就被固定，因此设计方案也无法改变；三是在已部署高功率阵列的实际限制。ACT项目主要集中三个技术领域：通用模块；可重新配置的电磁接口；无线发射机相干聚合。

通用模块部分的重点是利用通用模块建造数字相控阵面板，这把大型阵列分解为更小的构建模块。可重新配置电磁接口的重点是创建与通用模块相连的可定制电磁接口。无线发射机相干聚合的重点是技术演示，即演示物理分离的相控阵列能通过无线网络中分布的精确定时和定位信息实现功率叠加。

（工业和信息化部电子科学技术情报研究所 黄娟娟）