摘 要 本文綜合論述當(dāng)前雷達(dá)、通信等電子設(shè)備的現(xiàn)狀以及未來(lái)電子技術(shù)的主要發(fā)展趨勢(shì)，指出了未來(lái)大型電子設(shè)備“孔徑陣列化、通道數(shù)字化、處理軟件化”的發(fā)展方向。

【關(guān)鍵詞】陣列化 數(shù)字化 軟件化 可重構(gòu)

近10年來(lái)，伴隨著電子信息技術(shù)飛速發(fā)展和電子元器件水平的迅速提高，電子設(shè)備和技術(shù)也取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。許多電子設(shè)備已經(jīng)初步具備了跨代特征，同時(shí)電子技術(shù)還將在不遠(yuǎn)的將來(lái)給眾多大型電子設(shè)備帶來(lái)一些更為顯著的特點(diǎn)。

總的來(lái)講，雷達(dá)、通信等領(lǐng)域的電子設(shè)備正從過(guò)去“單天線，模擬通道，硬件處理”為主向“孔徑陣列化，通道數(shù)字化，處理軟件化”為主轉(zhuǎn)變，電子技術(shù)的后續(xù)發(fā)展將以可重構(gòu)的體系結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，朝著綜合化、智能化方向不斷邁進(jìn)。

1 電子設(shè)備的現(xiàn)狀

近10年來(lái)，雷達(dá)、通信等電子設(shè)備的發(fā)展尤為迅速，基本代表了電子設(shè)備的發(fā)展潮流。

隨著低成本，高可靠的射頻收發(fā)組件（T/R組件）的成功研制和規(guī)模化生產(chǎn)，有源相控陣技術(shù)迅速成為了大型雷達(dá)設(shè)備的首選。傳統(tǒng)雷達(dá)的拋物面天線和平板裂縫天線被少則數(shù)百元，多則上千元的陣列化天線所取代。幾千瓦甚至上兆瓦的大功率發(fā)射機(jī)被數(shù)百個(gè)甚至上千個(gè)T/R組件所取代。陣列化的天線孔徑加上T/R組件快速的相位或時(shí)延控制，使得雷達(dá)波束指向能夠在90°甚至更寬的范圍內(nèi)快速捷變和任意駐留，極大滿足了雷達(dá)的多目標(biāo)跟蹤與多任務(wù)要求。同時(shí)，數(shù)百乃至上千元的陣列化收發(fā)孔徑在少數(shù)單元和組件故障時(shí)的性能不會(huì)有明顯惡化，因此，能夠大幅提高雷達(dá)的任務(wù)可靠度，這對(duì)于電子設(shè)備而言是非常重要的。

數(shù)字技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用將電子設(shè)備從傳統(tǒng)的模擬電路帶入了數(shù)字電路時(shí)代。受限于數(shù)字器件的速度與帶寬，在過(guò)去很長(zhǎng)一段時(shí)間里，電子設(shè)備的數(shù)字化主要集中在視頻或者窄帶中頻部分。寬帶中頻和射頻通道基本上都是模擬的。近年來(lái)，隨著高速模數(shù)變換（A/D）和數(shù)模變換（D/A）電路的成熟與應(yīng)用，寬帶中頻的數(shù)字化正逐步成為現(xiàn)實(shí)，尤其是在各類成像雷達(dá)中，寬帶數(shù)字中頻已成為主流，進(jìn)而推動(dòng)通道數(shù)字化向前邁進(jìn)了一大步。而通道的數(shù)字化是電子設(shè)備處理軟件化的基礎(chǔ)。

在現(xiàn)有的通道數(shù)字化水平上，主流雷達(dá)和抗干擾通信設(shè)備都已經(jīng)開(kāi)始采用更加靈活的數(shù)字波束技術(shù)（DBF）。對(duì)多個(gè)接收通道甚至是整個(gè)孔徑上的每個(gè)接收通道進(jìn)行數(shù)字采樣，利用計(jì)算機(jī)軟件，采用適當(dāng)?shù)牟ㄊ铣伤惴?，獲得滿足不同任務(wù)需要的接收波束。以有源相控陣?yán)走_(dá)為例，通過(guò)通道數(shù)字化和DBF技術(shù)，可以以發(fā)射波束為中心，同時(shí)計(jì)算產(chǎn)生9個(gè)接收波束，從而提高目標(biāo)檢測(cè)概率、測(cè)量精度和跟蹤性能。

隨著電磁環(huán)境日益復(fù)雜，電子設(shè)備必須充分考慮來(lái)自周?chē)h(huán)境的電磁干擾問(wèn)題，因此，利用DBF技術(shù)，采用空間自適應(yīng)濾波算法，可以在存在電磁干擾的方向上形成比主波束低50dB～60dB的凹口，以此大幅降低外部電磁干擾對(duì)設(shè)備正常工作的影響。目前，這些處理基本上都由軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)。

隨著電子設(shè)備中計(jì)算機(jī)處理能力的提高以及軟件工程化的不斷成熟，過(guò)去由硬件電路才能完成的許多處理功能，例如檢波、選大、測(cè)量、增益控制等都正逐步被軟件處理所取代。

2 電子技術(shù)的發(fā)展

電子技術(shù)的發(fā)展通常領(lǐng)先于電子設(shè)備的發(fā)展，同時(shí)也是為解決當(dāng)前設(shè)備面臨的問(wèn)題進(jìn)行先期研究與技術(shù)儲(chǔ)備。

從目前看，各類電子設(shè)備將繼續(xù)沿著“孔徑陣列化，通道數(shù)字化，處理軟件化”的方向發(fā)展。在此過(guò)程中，又會(huì)表現(xiàn)出一些新的特點(diǎn)。

2.1 孔徑陣列化

在孔徑陣列化方面，將從目前集中、密集平面陣向分布式的稀布陣、異型陣變化，以滿足充分利用平臺(tái)空間、解決電磁兼容等一系列應(yīng)用需求?！爸悄苊善ぁ笨赡苁且环N可以預(yù)見(jiàn)的設(shè)備形態(tài)?？趶疥嚵谢倪@種發(fā)展趨勢(shì)必然要求一種能夠支持資源可裁剪、可擴(kuò)展的設(shè)備系統(tǒng)架構(gòu)，以便支持不同任務(wù)下的資源調(diào)度與組合構(gòu)型。為滿足這種需求，技術(shù)人員正在研究一種“硬件可擴(kuò)展，軟件可重載，功能可定義，性能可升級(jí)”的“可重構(gòu)”設(shè)備體系結(jié)構(gòu)技術(shù)。

2.2 通道數(shù)字化

在通道數(shù)字化方面，將從目前的寬帶中頻向數(shù)字射頻轉(zhuǎn)變，以滿足超寬帶孔徑多專業(yè)、多功能綜合應(yīng)用的需要。“數(shù)字前移”預(yù)示在不遠(yuǎn)的將來(lái)，通道數(shù)字化將直接抵近到天線后面。不再有體積、重量、供電、散熱以及成本代價(jià)都較高的上下變頻單元。通道數(shù)字化的這種發(fā)展趨勢(shì)必然帶來(lái)寬帶射頻采樣與高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯?wèn)題。目前，研究人員正在探索和嘗試?yán)梦⒉ü庾訉W(xué)的相關(guān)理論和成果，用光子技術(shù)來(lái)解決微波頻段的采樣、量化和高速傳輸問(wèn)題。

2.3 處理軟件化

在處理軟件化方面，將從目前相對(duì)集中的軟件處理向分層、分級(jí)的分布式處理變化?；谌梭w仿生學(xué)的理念，構(gòu)建一個(gè)類似于人體神經(jīng)系統(tǒng)的處理系統(tǒng)。有廣泛分布的、相對(duì)簡(jiǎn)單和專用的神經(jīng)元、神經(jīng)節(jié)，也有構(gòu)造復(fù)雜，處理能力極強(qiáng)的大腦。處理軟件化的這種發(fā)展趨勢(shì)必然要求電子設(shè)備能夠提供類似于人體神經(jīng)系統(tǒng)一樣的分布式處理架構(gòu)。目前，基于光纖網(wǎng)絡(luò)的分布式處理架構(gòu)正在驗(yàn)證中?！吧窠?jīng)元”、“神經(jīng)節(jié)”與“大腦”之間的高速數(shù)據(jù)交換以及基于任務(wù)的處理遷移與協(xié)同是當(dāng)前攻關(guān)的技術(shù)難點(diǎn)。同時(shí)，在“大腦”運(yùn)行的、具有人工智能的軟件也將是電子技術(shù)發(fā)展的一個(gè)主要方向。

3 結(jié)束語(yǔ)

信息化使得電子設(shè)備和技術(shù)的發(fā)展成為世界各國(guó)，尤其是西方發(fā)達(dá)國(guó)家高度關(guān)注和競(jìng)相投入的領(lǐng)域。也許未來(lái)的發(fā)展可能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出我們今天的認(rèn)知，但我們堅(jiān)信，以陣列化、數(shù)字化、軟件化為基礎(chǔ)的電子設(shè)備和技術(shù)必將向著綜合化、智能化方向快速發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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[2]MH Carpentier，WD wirth，TH Robinson.Muitifunction Radar[M].Multifunction Radar for Airborne Applications，1986.

作者簡(jiǎn)介

何思行（1998-），男，現(xiàn)為四川省成都市樹(shù)德光華中學(xué)高三學(xué)生，對(duì)電子技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用具有濃厚的興趣，學(xué)習(xí)之余廣泛涉獵相關(guān)知識(shí)，希望能夠與志趣相投者共同探討。

作者單位

樹(shù)德光華中學(xué) 四川省成都市 610091