軍用雷達中微電子技術的應用

摘 要：針對軍用雷達中微電子技術的應用進行分析，從超高速集成電路與單片微波集成電路兩個方面展開討論，明確其技術應用特征的基礎上，分析其應用現狀與應用價值。在細致分析軍用雷達中微電子技術的應用優勢同時，為進一步軍用雷達技術的研究奠定良好基礎。

關鍵詞：軍用雷達；微電子技術；集成電路

中圖分類號：TN959 文獻標識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）29-0333-02

微電子技術即為應用電子元器件及電子設備微型化技術組合而成，其核心為集成電路技術，通過各類分立器件組合而成，相互之間應用導線進行連接，構成各類電路。軍用微電子技術為現代軍用雷達與電子設備的關鍵性技術，也是高技術武器裝備創新與發展的重要基礎。隨著時代的發展與科學技術水平的不斷創新，軍用雷達技術也在不斷予以變革。從晶體管時代逐漸向智能化、精細化角度發展，集成電路的應用，微電子技術融入到軍用雷達監測中，有助于提升軍用雷達監測與管理的總體效果，對現代軍用武器設備的持續創新與發展能夠產生重要影響。文章將結合軍用雷達應用的現狀進行分析，探究微電子技術的應用方式，希望能夠對相關調查研究活動帶來一定借鑒價值。

1 超高速集成電路

1.1 超高速集成電路的特征分析

實際的戰爭過程中，電磁信號所處環境較大，具有密集性、復雜性的特點，雷達與電子戰況情況需要在復雜的環境下發送出去，面臨著100～200萬脈沖/s的信號密度，對其信號處理能力提出了更高的要求。但是當前常規的集成電路處理期間，信號處理的速度、處理的能力難以達到其實際要求。針對于這一問題，則可以通過超高速集成電路應用的方式予以解決。

相較于普通集成電路，超高速集成電路的優勢突出表現在以下幾個方面：①超高速集成電路的信息處理能力較快，能夠快速處理不同級別的信息。比如在研究一個機載電子系統期間，如果應用普通的集成電路，那么便需要應用7500塊電路，且能夠容納3.75×105個門電路，體積即為0.85m2，功率消耗量為5kW。在應用超高速集成電路的情況下，則僅僅需要應用25塊電路，能夠容納5.5×105個門電路，體積為0.006m2，功率消耗量為25W。根據數據對比的結果能夠清晰觀察到兩者之間的差異，超高速集成電路能夠在保證其應用效果，信息傳輸質量的基礎上，減少電路應用量，縮小功率消耗，且其體積較小，其應用的便利條件比較突出。②超高速集成電路信號處理器的運算速度較快，能夠在每秒達到數億次，相較于普通的集成電路，其信息處理能力高于10倍之上。③超高速集成電路能夠避免互聯原件之間的數量，芯片能夠在-55～125℃溫度范圍中工作，且每1000個芯片故障率不能高于0.006%。超高速集成電路具有自主檢查的功能，能夠有效提升軍用雷達與電子設備的穩定性，及時發現各類故障、及時予以處理，保證其整體工作及運行的效果。④超高速集成電路還具有較強的抗輻射能力，在中子劑量照射的情況下，不會發生永久性失效的問題，且有助于抗核輻射，其應用可行性價值突出。⑤超高速集成電路的使用時間相對較長，其實踐應用的價值與經濟效益能夠得到保證。

1.2 超高速集成電路的應用現狀分析

美國在1980年開始以硅為主要材料展開超高速集成電路的研究工作，在1985年開始應用硅與砷化鎵材料合并展開超高速集成電路的研究活動，對軍用電子系統的發展產生了重要影響，加速了其發展進程。研究活動的開展，能夠有效解決各類軍用信號處理的問題，為軍用雷達提供一個良好的數據處理平臺。數據處理的速度將會顯著提升，其容錯率提升，功耗減少，系統穩定性增強。投資金額較高，能夠為現代軍用技術的發展奠定良好基礎。

超高速集成電路的設計，能夠對為后濾高分辨率技術、自動輔助技術的開展等能夠產生重要影響，可以結合實際的設計情況展開研究活動。

1.3 超高速集成電路在雷達與軍用電子設備中的應用

超高速集成電路在雷達與軍事電子裝備中的應用，能夠顯著提升戰場信息獲取的能力，及時偵查出各類信息，且實施快速處理，切實發揮雷達與電力設備應用的價值，結合信息內容及時調整戰斗計劃，使戰備狀態下反應更加快速，應變能力顯著提升。

當前美國國防部對超高速集成電路在軍事武器系統中應用的重視程度較高，將超高速集成電路與雷達、信號處理機等相互融合，保證信號處理的速度。結合軍用雷達的類型，具體劃分為預警雷達、制導雷達等，需要結合實際需求進行分析。同時，通過雷達警報接收裝置、自動目標識別系統以及紅外搜索追蹤系統等等，更好且更為全面的獲取各類數據信息。

不同雷達的類型，其性能也會具有差異性特點。具體內容如表1所示。

機載雷達中因為對雷達陣列控制器要求較高，故而美國將超高速集成電路實施進一步的變成信號處理，使其信號處理的速度不斷加快。機載雷達處理過程中，需要注重技術的分析，將其設備體積不斷縮小，更好的執行各類工作，使信號處理的能力不斷提升。

在通信、指揮以及系統控制的過程中，可以采用超高速集成系統展開數據的處理工作，且可以實現高速信號的接收、信號的處理等，進而保證數據處理的效果，提升系統的綜合管理能力。數字化編程信號處理系統在航空信息獲取中的應用，能夠改善雜波抑制的效果，預防抑制算法，提升目標的鑒別能力。針對于雷達系統而言，能夠顯著減少外場維修、后勤處理以及使用時間等方面所需要應用的成本。

正如紐約時報對超高速集成電路的評價所言，超高速集成電路研究的價值已然高于正在研制能夠穿過雷達網的隱身轟炸機及激光武器。超高速集成電路的研究，對現代航天事業、無線電事業以及雷達事業的發展均能夠產生重要影響。

2 單片微波集成電路

2.1 單片微波集成電路的特征分析

單片微波集成電路即為將超大規模的集成電路、超高速集成電路以及高性能集成電路等相互融合，構成一個具有整體性功能的微波電路。單片微波集成電路技術能夠將很多晶體管、電阻以及電感融入在一個芯片之上，制作成為一個或者多個功率的放大器、收發開關等。其主要優勢表現在以下幾個方面：

（1）能夠應用半導體批量加工工藝的方式，大量制作單片微波集成電路。所設計的產品在通過驗證之后，便能夠融入到大量生產活動中。材料特征較好、工藝比較成熟的情況下，電的性能也能夠保持一致，且相較于其他電子系統來講，其穩定性更加突出。

（2）單片微波集成電路通常不需要外接元件，能夠和外電路接口的接點或者是引線相互融合，進而顯著減少了接插件，外界元器件等，其系統穩定性價值較高。與其功能相似的混合集成電路相比較，單片微波集成電路的體積相對較小，重置能夠降低到1/100甚至更低，其寬帶能力與抗輻射作用效果也相對比較突出。

（3）應用真實情景模擬的方式，能夠在計算機設備的輔助下展開芯片的初步設計活動。結合情境分析其使用功能、應用效果以及可能會面臨的各類問題等，使技術的設計更加完善，保證其總體應用效果。

2.2 單片微波集成電路的發展現狀分析

微波集成電路的發展開始于60年代中期，GaAs材料制造工藝不斷成熟，對微波集成電路的發展產生了較大影響。因為GaAs材料的電子遷移率顯著高于Si，且能夠達到7倍之上，且半絕緣GaAs電阻率明顯上升，故而可以作為理想的微波傳輸介質材料，可以將其融入到現代集成電路設計中。

美國在80年代初期便開始研究微波單片集成電路，且隨著現代科學技術的快速發展，單片微波集成電路發展速度相對較快，在多個行業中發揮著積極的影響作用。多功能的單片微波集成電路中包含混頻放大器、功率分配器組件以及低噪聲放大器等等，能夠在毫米波雷達工作頻段中推廣應用。技術水平不斷提升的時代背景下，單片微波集成電路的生產成本不斷降低，從1987年每平方毫米芯片成本為20美元，逐漸降低到1993年每平方毫米芯片0.8美元。

2.3 單片微波集成電路的組件分析

單片微波集成電路主要是由半導體器件組合而成，電路形式具體表現在三個方面：其一即為混合微波集成電路，其二即為微型混合集成電路，其三即為單片微波集成電路。在實際的應用過程中，需要結合雷達系統的類型，比如地面大型雷達、航空輕型雷達等展開針對性設計。

2.4 單片微波集成電路在軍用雷達中的應用

相較于普通高功率管的陸基雷達，單片微波集成電路器件在同類型雷達功率消耗量相同的情況下，其性能能夠高于10倍。相控陣雷達的優勢在于微波功率所產生的效率較高，信息傳播速度較快，發射機的功率在功率管應用1/3的情況下，面接收機的敏感度上升2倍。且其數據傳輸的穩定性比較理想，在5%組件失效的情況下，雷達系統仍然能夠發揮較好的工作效果，其敏感度較高，工作性能較為理想，且功能相對較多。

以單片微波集成電路為基礎的有源相控陣系統功能，可以通過T/R組件完成，各個陣元均需要應用一個組件，而單片微波集成電路的應用，能夠保證其結構的穩定性，成本相對較低，可靠性價值突出。

3 結束語

現代科學技術快速發展的時代背景下，軍用雷達技術也需要不斷實施改革和創新。微電子技術在軍用雷達技術中的融合，能夠提升雷達的信息獲取能力、數據的處理能力，進一步增強信號的接受、傳輸以及傳播質量，打造一個完整性的微電子設備系統，對現代軍用技術水平的提升能夠產生重要影響。在未來的軍用技術研究過程中，還需要進一步加強技術創新，將各類先進的科學技術、理念等融入其中，不斷提升軍用雷達設備的穩定性，發揮微電子技術的應用優勢。

參考文獻

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收稿日期：2018-8-12