雷达探测与通信一体化，实现方式及典型系统 留言

雷达设备主要完成对环境的探测感知，包括目标的探测或场景的成像；而通信系统主要完成点对点的信息或数据传输。通常它们各自有配备独立的天线、射频前端和信号处理子系统。

这些独立的系统会“争抢”各种有限的资源，特别是战机或舰船这种空间、载荷、能源有限的战斗平台，各分系统的协调和资源分配是非常重要的问题；另外，增加各种独立的系统，还会增加彼此干扰的风险。

因此，作战平台有必要实现多种电子装备的一体化，将雷达和通信系统充分一体化设计，协调合理的分配系统资源，实现系统的多功能。

最大化频谱利用率。有限的频谱资源是需要合理分配的，雷达与通信系统存在“争抢”的戏份。一体化波形设计后，雷达信号的宽带宽可以提供通信数据的传输数据率，雷达所要求的强方向性和高灵敏度可以保障通信信号的安全性并大大增加通信距离。

共用软硬件。雷达与通信均包含电磁波的发射与接收，信号处理也有很多相似之处。因此，天线、发射机、接收机、以及信号处理器均有共用的可能。

分时工作。雷达与通信共享天线，但分时工作。这样就不需要研究新的一体化波形，实现较为简单。但是会“争抢”有限的时间资源，并且在通信发送时会造成雷达的探测盲区；雷达发射时也无法接收通信信号。

分波束工作。将相控阵雷达的阵面划分不同区域，同时形成不同波束，分别用以实现雷达和通信的功能，这虽然可以同时实现，但是明显会降低能量的分配，从而降低雷达的探测能力和通信距离。并且由于是同频段，互相之间会有一定的干扰。

同时体制。利用雷达信号进行通信，或者说利用通信信号进行雷达探测。也就是雷达和通信系统采用统一的信号波形或者正交的信号波形合成一个信号波形。这样虽然可以充分利用系统能量，但是互相之间会有一定的限制。例如雷达波束探测不想在某一方向上“待太久”，但存在此时通信内容可能没发送完成等问题。因此，雷达探测和通信一体化信号的波形设计是核心关键技术。

AMRFS通过利用宽带射频多功能、共用孔径技术可以大幅缩减了舰船顶部的射频孔径的数量，有效增加了其功能和带宽。

在雷达应用的单个收/发孔径中，主要的时间线用于接收，并且对收/发通道的隔离度要求较高，收发在时间上不重叠。而在多功能孔径中，通信功能和电子进攻需要较多的时间，甚至要连续工作，因此将收发孔径分开可以对时间充分利用，可减少孔径数量。

AMRFS测试平台采用4部低频段和高频段收发阵列孔径，频率覆盖范围是1~5GHz和4~18GHz二个频段。AMRFS后来进一步发展成为“先进多功能射频概念(AMRFC)”项目，频率覆盖调整为6~18GHz。

每个发射子系统包括发射阵列、RF上变频、波形产生合成、支持同时及分时多功能发射的处理及控制系统。将子阵划分为不同的块，以形成同时多波束。宽带多功能发射阵列包括分布于四个象限中的1024个多极化辐射源、每个象限再分成四个子阵(共16个子阵)，每个子阵(64个阵元)由16个射频输入端中的一个单独驱动。

由于目前一个功率放大器不能同时存在不止一个信号，因此，发射子阵在任一时刻只能用于一项功能。由于每个象限为分配射频发射功能的最小孔径尺寸，因此同时可形成4个发射波束，可以给不同象限的子阵分配雷达、卫星通信、数据链、电子攻击等功能。

每个接收阵列均包括接收阵列子系统、RF下变频子系统、数字接收机、支持同时或分时多功能接收的处理及控制系统。接收天线包括天线阵元、接收模块和为实现同时多波束需要的射频合成器，共9个子阵，每个子阵有128个双极化阵元，共1152个阵元。对于接收阵，可同时存在不止一个信号，因此可以使用接收的全部或一部分来产生同时多功能，同时可形成36个接收波束。

M-AESA项目是瑞典和意大利合作研制的，其融合了雷达、通信、电子战等多种功能，能够自动适应动态条件。其主要研发目标就是探索利用宽带共享孔径来集成雷达、通信和电子战的可能性，在降低使用和维护成本的条件下，为决策者提供更丰富的战场态势感知。

项目设计一个共同的射频子系统(EXR + BF +天线+ TRM)的顶层架构为所有系统执行所有接收和发送功能。天线的配置(A1，A1’，A2和A3)给RF子系统的前端部分形成了一定的制约。

M-AESA项目开发的宽带接收机模块的高功率放大器采用了砷化镓技术，实现了不同频率范围的放大。1GHz的瞬时带宽也为合成孔径雷达(SAR)和高距离分辨率(HRR)工作模式提供了0.3m的高分辨力，同时也为电子战模式提供了宽瞬时频谱的覆盖，也为通信模块提供高的数据率。

许多国家的海军都希望能得到包含雷达、光电 / 红外传感器、敌我识别、通信和电子战系统在内的集成桅杆解决方案。下面简单介绍下泰雷兹荷兰公司研制的“集成桅杆”（I-MAST）系统。

集成桅杆是舰船设计、电子、电磁兼容、结构、材料等各学科交叉的系统工程项目，其关键技术主要有 ：天线集成、综合射频、新材料、结构设计和电磁兼容等技术。集成桅杆技术是一项系统工程，在国外海军舰船上已得到一定应用，并取得较好的效果。

将各自独立的天线集成为综合的多功能天线，并与上层建筑融为一体的现代舰船设计技术，可有效解决越来越多的天线的布置问题和由此引起的电磁兼容问题。

与舰船共外形的阵面式天线和平板式天线取代了机械旋转天线，把众多奇形怪状的天线利用主流有源相控阵技术或复合天线技术实现阵面化并与舰的上层建筑共形，使舰船隐身性得以提高，雷达散射截面积(RCS)可减少 50% ~ 80%，降低了舰船被敌精确制导武器命中的概率。

在外形上散布在上层结构的各式诸如火控雷达、导航、通信、电子战天线均被整合在了主舰桥以及一体化隐身桅杆之中，这种明显的变化主要得益于综合射频技术在055上的运用，在这种新技术的助益下，可以极大的减少舰船整体所需的天线种类和数量，这是本舰在设计上的重要亮点之一。

位于正面大面积方块应该是S波段346多功能雷达，位于驾驶台上方的是C波段跟踪天线，一体化桅杆上的中间面积方块是X波段多功能火控雷达，位于主船体两侧的突出的方块，是米波相控阵远程警戒雷达。

中国舰艇第一次在单舰上形成米波、X波段、S波段、C波段的全波段雷达覆盖，从有关报道的画面来看，舰艇最右侧还有小阵面，据报道推测可能是电子对抗相关系统的集中阵列；位于一体化桅杆顶端的箭头天线，推测有可能是北斗导航系统天线。

综合射频所涉及的关键技术包括超宽带技术、重构性技术、数字波束合成技术等。多功能综合射频一体化技术己径成为新型舰艇装备的发展趋势，我国海军在综合射频系统的应用上，仍然还有很大的提升空间，通过055型驱逐舰的测试之后，有理由相信今后会在更多类型的水面舰艇上看到综合射频系统的出现。

原文始发于微信公众号（雷达通信电子战）