綜合射頻技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展

曹峻瑀

摘 要：綜合射頻技術(shù)的應(yīng)用有效延長了傳感器的壽命，實現(xiàn)了傳感器功能的升級，解決了電子設(shè)備相容性差的問題，在功能的實現(xiàn)、升級以及動態(tài)分配系統(tǒng)資源方面有著積極的作用。本文主要針對綜合射頻技術(shù)的概念與發(fā)展進行分析。

關(guān)鍵詞：綜合射頻技術(shù)；特點；發(fā)展

隨著世界各國科技的發(fā)展，軍事技術(shù)也有了飛速發(fā)展，國際間的激烈競爭對軍事領(lǐng)域提出了更高的要求。現(xiàn)代海軍也對艦載系統(tǒng)的功能的要求越來越高。但是目前軍艦上的各種電子設(shè)備相容性較差，每一個電子設(shè)備都有著自己的接收裝置，所以軍艦上的天線數(shù)目眾多。這樣天線之間信號相互干擾，天線相互遮擋問題就隨之出現(xiàn)。隨著新設(shè)備的加入，新天線的需求也會增加，這樣天線的位置的選擇和電磁兼容問題成為軍事領(lǐng)域的一大難題。綜合射頻技術(shù)在此問題的解決上做出了重大貢獻，它對傳感器的壽命周期的延長、新功能的實現(xiàn)、升級以及動態(tài)分配系統(tǒng)資源方面有著積極的作用。

一、綜合射頻技術(shù)及其要點

在軍事領(lǐng)域，戰(zhàn)斗機是一項重要的武器，它們大多采用了專用的射頻傳感器，以分散的形式布置在整個系統(tǒng)當中，完成著自己專門的任務(wù)。這種傳感器功能獨立，各種功能都有著自己獨立的配套設(shè)備，重量和體積都相對較大，并且造價高、集成性比較差，很難對其升級或者改進，所以不能適應(yīng)當前迅速發(fā)展的信息化高技術(shù)的戰(zhàn)爭需求。

隨著科技的進步，科學家研制出一種能夠把幾個分布式帶寬多功能孔徑，這一設(shè)備取代了原先大數(shù)量的電線孔徑，并且采用了模塊化和開放式系統(tǒng)體系架構(gòu)，并且配合使用功能控制和資源管理調(diào)度方法與軟件，有效實現(xiàn)了雷達、通信系統(tǒng)、導航等多種射頻功能的綜合，這就是綜合射頻技術(shù)。此技術(shù)有效實現(xiàn)了射頻模塊的實施控制和資源共享、管理和分配。實現(xiàn)了通過一個射頻模塊能夠構(gòu)建出一個兼有多種功能的綜合射頻航空電子系統(tǒng)，降低了系統(tǒng)的成本、重量，同時使得失效率得到了控制。

二、國外發(fā)展歷程及與應(yīng)用

綜合射頻技術(shù)在軍事領(lǐng)域展現(xiàn)出了它特有的魅力，因而在世界范圍內(nèi)得以快速推廣，以美國為首的研究所在其研究方面投入了巨大的精力和財力，并且取得了巨大的成績。

（一）美海軍的研究動態(tài)

美國海軍最先設(shè)計綜合射頻技術(shù)研究的軍種，從二十世紀八十年代開始就著手與戰(zhàn)斗機的研究和發(fā)展項目。到了九十年代就涉及到了共用孔徑和多功能射頻系統(tǒng)項目，后來逐漸發(fā)展到多功能射頻概念。到了2004年海軍研究室完成先進多功能射頻概念的平臺測試后，繼續(xù)研究ONR啟動綜合上層建筑項目，進一步推動了綜合射頻技術(shù)的發(fā)展。后來美國海軍從這些研究中總結(jié)出優(yōu)秀技術(shù)，做出了DDG-1000驅(qū)逐艦項目的雙頻段雷達方案，使得綜合射頻技術(shù)上了一個新臺階。

（二）美國空軍的研究動態(tài)

美國空軍首先使用戰(zhàn)斗機在“寶石柱”的基礎(chǔ)之上對綜合式航電架構(gòu)做實驗成功，實現(xiàn)了信號和數(shù)據(jù)處理模塊的模塊化、開放式設(shè)計。繼而美國海軍在聯(lián)合攻擊機項目上把綜合射頻技術(shù)進一步提升。

綜合射頻探測部分主要對綜合射頻傳感器系統(tǒng)和射頻孔徑劃分問題這兩個方面進行了詳盡的分析。射頻孔徑總體思想是減少天線孔徑，但是要能夠完成多種任務(wù)。根據(jù)戰(zhàn)斗機的實際戰(zhàn)況中的各種情況的需求，對天線孔徑的類別進行合理選擇，并且對其進行科學排布。傳感器覆蓋2MHz-18GHz。JSF屢次將天線孔徑的數(shù)量進行壓縮。而綜合傳感器系統(tǒng)，JSF項目的目標是發(fā)展完全綜合的射頻支持設(shè)備，所有的天線都跟射頻開關(guān)相連。另外射頻開關(guān)可以在載機的不同位置分布上獨立單元的射頻開關(guān)，這樣的分布結(jié)構(gòu)對于機翼或機尾的傳感器非常有利。射頻轉(zhuǎn)換模塊可以根據(jù)載機的實際需求進行射頻頻段的轉(zhuǎn)換。

（三）DARPA的研究動態(tài)

DARPA主要目的是對電線進行優(yōu)化設(shè)置，確保天線的超寬帶性能，并且在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)寬角掃描。此項目研究成功了集中可重構(gòu)孔徑的概念，曾經(jīng)有多個機構(gòu)提出了多種方案想要進行創(chuàng)新、突破，但是因為MEMS技術(shù)不成熟，最終難以實現(xiàn)。但是這項目成功向世人演示了不需要重構(gòu)就可以實現(xiàn)超寬帶工作的陣列。

喬治亞技術(shù)研究所研制出比標準小很多的方形片狀陣元，通過MEMS開關(guān)利用遺傳算法計算，把小陣元連接起來形成一個個單個的陣元。陣面可以在0.8到2.5GHz頻率段內(nèi)工作。此種方案也有局限性，需要許多MEMS開關(guān)才能形成一個陣元，并且開關(guān)控制電路的實現(xiàn)比較困難。

三、結(jié)語

總之，射頻技術(shù)在軍事領(lǐng)域發(fā)揮出了巨大的作用，美國在綜合射頻技術(shù)基礎(chǔ)理論研究、超寬帶可重構(gòu)多極化天線陣面研究上都要領(lǐng)先于世界軍事行業(yè)。我國也要清楚我們與發(fā)達國家的差距，要勇于研究創(chuàng)新、力求縮小與他們的差距。

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