數字陣列!美海軍演示全陣元數字波束形成、全軟件定義的先進分布式雷達
2021年7月29日,美海軍研究實驗室宣布,該實驗室已于2021年早些時候完成了“靈活分布式陣列雷達”(FlexDAR)的安裝,并利用位于馬里蘭州切薩皮克灣和美國航空航天局(NASA)沃洛普斯飛行設施(位于弗吉尼亞州)的節(jié)點開始了演示驗證。“靈活分布式陣列雷達”是海軍研究實驗室提出的構想,旨在演示全陣元數字波束形成(every-element digital beamforming,EEDBF)的天線陣列與網絡協調和精確時間同步結合在一起所形成的各項新質和高級能力。全陣元數字波束形成是一項新興技術,可帶來天線能力的巨大飛躍;當它與網絡協調和精確時間同步結合在一起時,將賦能各項新質和高級能力。再加上靈活的數字處理,將提供許多遠遠超出傳統陣列和雷達系統的、令人向往的能力。
正在進行演示的“靈活分布式陣列雷達”天線。雷神技術公司也將該雷達天線稱為“軟件定義的孔徑”,并表示天線可同時執(zhí)行雷達探測、通信和電子戰(zhàn)任務。該公司發(fā)布的信息還暗示該雷達已采用了下一代氮化鎵技術。有關國外氮化鎵雷達近年來的部分進展,可參見本條動向提供者于2021年7月8日為本號提供的文章“氮化鎵世界!威力倍增,賦能未來:戰(zhàn)斗機機載氮化鎵有源相控陣雷達大步邁向應用”(點擊題名可直接訪問)(美國雷神技術公司圖片)在分布式配置下運行時,“靈活分布式陣列雷達”在探測距離、跟蹤精度和電子防護方面演示了顯著的性能改善。每部雷達都工作在S波段、包含一千零八個陣元,都綜合了每個陣元的數字發(fā)射與接收波束形成,都可在視野內同時形成多個全增益接收波束。這兩套“靈活分布式陣列雷達”現在已投入運行,允許在未來數月和數年中開發(fā)和演示“靈活分布式陣列雷達”的全部能力。該雷達系統代表了分布式雷達技術的最新水平。美海軍研究實驗室雷達與信息技術分部的工程師和科學家們領導了“靈活分布式陣列雷達”計劃的技術開發(fā)。對各陣列的要求也由實驗室團隊制定,雷神綜合防務系統公司(現在叫做雷神技術公司)贏得了建造兩個陣列的競爭。實驗室人員設計并實現了雷達信號處理和跟蹤算法、網絡協調技術和被稱為“靈活分布式陣列雷達后端”(FBE)的一套高級圖形用戶界面。雷神公司根據實驗室的要求,生產、集成和試驗了兩個“靈活分布式陣列雷達前端”(FFE)子系統。該子系統用來實現全陣元數字波束形成,并僅通過少量的高速光纖以太網連接和一個單獨的公共時鐘模擬信號與“靈活分布式陣列雷達后端”集成!办`活分布式陣列雷達后端”和“靈活分布式陣列雷達前端”都使用開放式標準建造,它們也只是這個全軟件定義平臺的一種可能配置。
美海軍早在2012年3月就發(fā)布了“靈活分布式陣列雷達”信息征詢書。從那時算起,該雷達也經歷了近十年的開發(fā)過程,方才取得2021年演示驗證的成就(美國雷神技術公司圖片)美海軍研究實驗室和雷神公司的團隊集成了這些系統,并且已經驗證了“靈活分布式陣列雷達”的許多關鍵能力,包括低的天線旁瓣電平、多個同時和獨立的接收波束、多個同時工作的子孔徑、分布式雷達跟蹤和數據吞吐量。目前能力驗證正在繼續(xù)進行中,所用的數字試驗臺將支持先進分布式雷達概念的持續(xù)開發(fā)和演示。美海軍研究辦公室(ONR)將“靈活分布式陣列雷達”計劃作為“集成桅桿”(InTop)和“創(chuàng)新的海軍原型:電磁機動戰(zhàn)指揮與控制”計劃的一部分,為該計劃提供了資助。海軍研究辦公室創(chuàng)新的海軍原型(ONR INP)計劃旨在在美海軍提出正式的指標要求之前,開發(fā)可能提供能力躍升的更高風險的技術。
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