齊飛林，李朋濤，姚 近，周 菁

新一代綜合射頻系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究

齊飛林，李朋濤，姚 近，周 菁

（中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第二十研究所，西安 710068）

針對(duì)未來(lái)新一代有/無(wú)人編隊(duì)協(xié)同作戰(zhàn)信息體系復(fù)雜電磁環(huán)境下，單平臺(tái)作戰(zhàn)面臨的高快隱和低小慢目標(biāo)威脅，單平臺(tái)作戰(zhàn)由“平臺(tái)中心戰(zhàn)”向“決策中心戰(zhàn)”轉(zhuǎn)變，要求將單平臺(tái)傳感器、通信與電子戰(zhàn)系統(tǒng)有機(jī)融合到編隊(duì)作戰(zhàn)體系中，通過(guò)采用開(kāi)放式體系架構(gòu)完成時(shí)、空、頻、孔徑、極化多自由度柔性組合的射頻綜合集成一體化機(jī)制，促進(jìn)綜合射頻系統(tǒng)合成增效，滿足未來(lái)有/無(wú)人編隊(duì)協(xié)同作戰(zhàn)信息體系要求。

開(kāi)放式體系架構(gòu)；決策中心戰(zhàn)；綜合射頻系統(tǒng)；協(xié)同作戰(zhàn)

0 引言

當(dāng)前，作戰(zhàn)形式正在從單平臺(tái)系統(tǒng)向有/無(wú)人編隊(duì)協(xié)同系統(tǒng)，作戰(zhàn)模式逐漸由“平臺(tái)中心戰(zhàn)”向“決策中心戰(zhàn)”轉(zhuǎn)變。它要求網(wǎng)絡(luò)信息體系下有/無(wú)人編隊(duì)的單平臺(tái)節(jié)點(diǎn)必須是“決策中心戰(zhàn)”模式下分布式協(xié)同作戰(zhàn)的一個(gè)執(zhí)行單元，將本艦傳感器、通信設(shè)施與軟/硬殺傷武器系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合并融入到編隊(duì)作戰(zhàn)體系中去，特別是在承擔(dān)防空反導(dǎo)、對(duì)海/對(duì)陸攻擊、空中及水下對(duì)抗系統(tǒng)中集成殺傷鏈服務(wù)時(shí)，更加需要利用傳感器及信息網(wǎng)絡(luò)、跨平臺(tái)協(xié)同功能、人工智能（Artificial Intelligence，AI）及自主系統(tǒng)做出比對(duì)手更快更好的決策，給對(duì)手造成多重困境，使其無(wú)法達(dá)到或?qū)崿F(xiàn)戰(zhàn)役及戰(zhàn)術(shù)層面的目標(biāo)。這種新的作戰(zhàn)概念就是“馬賽克戰(zhàn)”，即重塑在未來(lái)高強(qiáng)度戰(zhàn)爭(zhēng)中的能力。這一趨勢(shì)要求新型綜合射頻系統(tǒng)[1-3,6-8]具有綜合、協(xié)同、隱身、時(shí)敏、智能、自主等六大典型特征。綜合射頻系統(tǒng)作為決策中心戰(zhàn)模式下平臺(tái)節(jié)點(diǎn)的核心裝備，是支持分布式協(xié)同作戰(zhàn)的系統(tǒng)核心，是支撐單平臺(tái)作戰(zhàn)能力跨越式提升的基礎(chǔ)功能支撐平臺(tái)和任務(wù)協(xié)同平臺(tái)。

同時(shí)，隨著綜合集成一體化技術(shù)與任務(wù)協(xié)同一體化的不斷發(fā)展，新一代綜合射頻系統(tǒng)要求有效提升傳感器—指控—武器系統(tǒng)各層級(jí)的協(xié)同以對(duì)抗復(fù)雜空中威脅目標(biāo)的能力；將傳統(tǒng)雷達(dá)、光電、敵我識(shí)別器（Identification Friend or Foe，IFF）、通信（數(shù)據(jù)鏈）、電子對(duì)抗及導(dǎo)航設(shè)備，不僅在單平臺(tái)內(nèi)部而且還在有/無(wú)人戰(zhàn)役戰(zhàn)術(shù)編組框架中進(jìn)行有效節(jié)點(diǎn)態(tài)勢(shì)與多任務(wù)能力共享；將作戰(zhàn)節(jié)點(diǎn)內(nèi)外所有傳感器、通信（數(shù)據(jù)鏈）設(shè)施、軟/硬殺傷武器實(shí)施網(wǎng)絡(luò)聚合并按照一定的規(guī)則來(lái)最大提升有效性，從而在體系層面形成對(duì)敵方重點(diǎn)威脅目標(biāo)的持續(xù)有效對(duì)抗，極大提升單平臺(tái)在長(zhǎng)周期、高消耗、局域強(qiáng)對(duì)抗、復(fù)雜電磁作戰(zhàn)環(huán)境下的生存能力。

1 艦載綜合射頻系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀

目前，美軍在綜合射頻集成方向上已經(jīng)走過(guò)了先進(jìn)多功能射頻系統(tǒng)概念（Advanced Multifunction Radio Frequency System/Concept，AMRFS/C）—多功能電子戰(zhàn)（Multifunctional Electronic Warfare，MFEW）—集成上層建筑（In Top）技術(shù)的綜合射頻集成一體化的發(fā)展思路[4-5,10]，如圖1所示。

其中先進(jìn)多功能射頻概念不僅通過(guò)收/發(fā)分置孔徑演示了雷達(dá)、電子戰(zhàn)與通信的同時(shí)多功能，還演示驗(yàn)證了軟件功能定義和資源動(dòng)態(tài)配置能力。

圖1 美軍綜合射頻集成發(fā)展路線圖

在MFEW中則是主要針對(duì)DDG1000開(kāi)發(fā)了先進(jìn)電子偵察能力，主要驗(yàn)證了以下關(guān)鍵技術(shù)：

1）新型頻率掃描體系架構(gòu)；

2）全數(shù)字信道化接收機(jī)；

3）新型被動(dòng)干涉儀陣列；

4）高精度方位/俯仰波達(dá)角估計(jì)。

在In Top中重點(diǎn)針對(duì)海軍多功能平臺(tái)演示驗(yàn)證了雷達(dá)、電子戰(zhàn)、通信與情報(bào)偵察的開(kāi)放式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可縮放、模塊化設(shè)計(jì)理念。

1.1 先進(jìn)多功能射頻概念

1996年美國(guó)海軍研究局和海軍研究實(shí)驗(yàn)室聯(lián)合發(fā)起了先進(jìn)多功能射頻系統(tǒng)概念[6-8]（Advanced Multi-Function Radio Frequency Concept，AMRFC）研究。AMRFC技術(shù)就是為解決美國(guó)海軍艦艇上層建筑不斷增加的天線數(shù)量而引發(fā)的天線擁擠、電磁干擾、電子設(shè)備雷達(dá)橫截面積（Radar Cross-Section，RCS）增大、系統(tǒng)操作維護(hù)成本高、占用空間多等一系列問(wèn)題而提出的，演示一個(gè)既能支持同時(shí)多功能，又能顯著降低孔徑信號(hào)特征和數(shù)量的具有同時(shí)多波束與寬帶高性能特征的多功能射頻孔徑系統(tǒng)。

2003年～2004年，AMRFC試驗(yàn)平臺(tái)采用收/發(fā)分離體制，在高波段（6～18 GHz）成功演示了窄帶雷達(dá)、寬帶電子戰(zhàn)、寬帶數(shù)據(jù)通信同時(shí)工作，執(zhí)行多功能射頻任務(wù)。

1.2 多功能電子戰(zhàn)

2008年7月，諾斯羅普?格魯曼公司在位于切薩皮克灣的美海軍研究實(shí)驗(yàn)室（Naval Research Laboratory，NRL）進(jìn)行了MFEW系統(tǒng)[9]的陸基測(cè)試，測(cè)試主要演示了系統(tǒng)追蹤模擬目標(biāo)的能力。

通過(guò)對(duì)MFEW所開(kāi)展的關(guān)鍵技術(shù)研究，諾?格公司為美海軍下一代水面電子戰(zhàn)升級(jí)項(xiàng)目（Surface Electronic Warfare Improvement Project，SEWIP）的系統(tǒng)設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)（System Development and Demonstration，SDD）階段建立了技術(shù)基礎(chǔ)，并完成了相關(guān)測(cè)試。測(cè)試驗(yàn)證了精確定向、高靈敏度截獲、快速感知，對(duì)即將到來(lái)的威脅分級(jí)以及降低艦船射頻干擾。

1.3 集成上層建筑技術(shù)（In Top）

2008年，美國(guó)海軍研究局在AMRFC原理性試驗(yàn)和SEWIP的基礎(chǔ)上，實(shí)施了一個(gè)推進(jìn)項(xiàng)目——In Top。In Top[10-11]是將射頻平面相控陣天線鑲嵌在上層建筑壁上，與上層建筑隱身并共形于一體，核心是研發(fā)一部能夠適應(yīng)戰(zhàn)場(chǎng)威脅變化和海軍作戰(zhàn)需求的模塊化、可裁剪、開(kāi)放式體系架構(gòu)（Open System Architecture，OSA）的集成多功能射頻孔徑系統(tǒng)，能夠同時(shí)具備雷達(dá)、電子戰(zhàn)、通信與情報(bào)偵察能力，并適用于多種類型的海軍艦艇。

為了開(kāi)展In Top開(kāi)放式架構(gòu)的研究，美國(guó)海軍于2008年設(shè)立了四個(gè)聯(lián)合工業(yè)團(tuán)隊(duì)，分別進(jìn)行收/發(fā)（分置）孔徑分系統(tǒng)、射頻/中頻（Radio/ Intermediate Frequency，RF/IF）分系統(tǒng)、數(shù)字信號(hào)處理機(jī)/數(shù)據(jù)處理機(jī)/軟件（Digital Signal Processing，DSP/Data Processing，DP/Software，SW）分系統(tǒng)和資源分配管理/軟件/作戰(zhàn)系統(tǒng)（Resource Allocation Management，RAM/SW/Combat System，CS）分系統(tǒng)等的研發(fā)工作。

美軍通過(guò)In Top的研究，完成艦載射頻資源共享資源的RAM，優(yōu)化射頻頻譜和硬件設(shè)計(jì)，演示多個(gè)艦載射頻功能應(yīng)用的集成和協(xié)調(diào)控制。

2 新一代綜合射頻系統(tǒng)

目前，針對(duì)復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)信息體系電磁工作環(huán)境，綜合射頻系統(tǒng)的任務(wù)需求就是：支持廣域范圍內(nèi)單平臺(tái)及編隊(duì)構(gòu)建一張情報(bào)態(tài)勢(shì)網(wǎng)，形成網(wǎng)絡(luò)化棋局指揮控制結(jié)構(gòu)，實(shí)施有/無(wú)人編隊(duì)協(xié)同要素級(jí)火控制導(dǎo)。

因此，新一代艦載綜合射頻系統(tǒng)與傳統(tǒng)射頻系統(tǒng)最大的不同，就在于它既具有多功能集成一體化，又具有支持跨平臺(tái)協(xié)同一體化特征，達(dá)到綜合化隱身、時(shí)敏化響應(yīng)、智能化控制、自主化行動(dòng)的作戰(zhàn)能力要求。通過(guò)借助新一代綜合射頻系統(tǒng)提升單平臺(tái)在對(duì)空、對(duì)海/對(duì)陸及水下攻防作戰(zhàn)中的應(yīng)對(duì)高快隱和低小慢目標(biāo)時(shí)的快速響應(yīng)能力，實(shí)現(xiàn)射頻系統(tǒng)的“合成增效”完成單平臺(tái)自身的作戰(zhàn)能力擴(kuò)展和生存能力提升。

2.1 綜合射頻系統(tǒng)多功能集成一體化

就單平臺(tái)射頻綜合而言，“同時(shí)多任務(wù)、同時(shí)多波束和多功能動(dòng)態(tài)重構(gòu)（簡(jiǎn)稱兩同一重構(gòu)）”的要求不僅是雷達(dá)/電子戰(zhàn)/數(shù)據(jù)鏈和通信/導(dǎo)航/識(shí)別/偵察等功能實(shí)現(xiàn)集成一體化的重要集成機(jī)制，同時(shí)也是實(shí)現(xiàn)作戰(zhàn)平臺(tái)隱身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和電磁兼容性問(wèn)題的有效方法。此外，射頻系統(tǒng)后端任務(wù)集成的智能化統(tǒng)一任務(wù)調(diào)度與資源動(dòng)態(tài)分配和自主化控制，最終完成基于多功能集成和跨平臺(tái)協(xié)同的“合成增效”。

目前，國(guó)內(nèi)在雷達(dá)/電子戰(zhàn)/通信（Radar/ Electronic/Communication，REC）集成一體化上發(fā)展較快，并已首次實(shí)現(xiàn)對(duì)艦載平臺(tái)、無(wú)人平臺(tái)的雷達(dá)/電子戰(zhàn)系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)或通信/導(dǎo)航/識(shí)別集成一體化設(shè)計(jì)，在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步對(duì)后端平臺(tái)進(jìn)行了綜合，完成對(duì)射頻集成系統(tǒng)的綜合信息處理、綜合調(diào)度控制和綜合顯示控制等，取得了較為顯著的應(yīng)用成果。此外，國(guó)內(nèi)也已在機(jī)載綜合通信/導(dǎo)航/識(shí)別/偵察（Communication/Navigation/Identify，CNI）集成一體化上實(shí)現(xiàn)了對(duì)超短波通信天線、通信偵察、自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)（Automatic Identification System，AIS）、數(shù)據(jù)鏈及IFF應(yīng)答等功能的物理集成。

隨著射頻綜合集成一體化技術(shù)的發(fā)展，要求工作于不同頻段的探測(cè)、電子戰(zhàn)、通信（數(shù)據(jù)鏈）、導(dǎo)航、識(shí)別、情報(bào)偵察等眾多功能系統(tǒng)進(jìn)行綜合集成一體化設(shè)計(jì)，因此對(duì)孔徑、頻率、極化、瞬時(shí)帶寬、波束、射頻通道、數(shù)字處理等提出了極為苛刻的要求。此外，它在簡(jiǎn)化射頻及數(shù)字前端的同時(shí)，對(duì)后端的智能化調(diào)度和自主化控制提出了更高的應(yīng)用需求。

2.2 綜合射頻系統(tǒng)任務(wù)協(xié)同一體化

綜合射頻系統(tǒng)任務(wù)協(xié)同一體化的重要任務(wù)就是支持廣域范圍內(nèi)信息互聯(lián)與態(tài)勢(shì)感知，形成大棋局控制，實(shí)施跨平臺(tái)火控制導(dǎo)。

目前，受氣象條件、晝夜工作環(huán)境、衰減、多徑效應(yīng)、地形遮蔽、電磁干擾和自身資源約束等多重因素影響，單一平臺(tái)傳感器難以針對(duì)威脅目標(biāo)實(shí)現(xiàn)全時(shí)間、全頻譜、全空域的高效探測(cè)、檢測(cè)、識(shí)別與跟蹤；同時(shí)由于傳感器間的協(xié)同不足，單平臺(tái)傳感器與編隊(duì)內(nèi)的其它傳感器難以實(shí)現(xiàn)廣域內(nèi)的互引導(dǎo)搜索及跟蹤（改善檢測(cè)靈敏度，提升檢測(cè)概率）—完成目標(biāo)檢測(cè)—形成關(guān)于目標(biāo)的關(guān)聯(lián)量測(cè)報(bào)告—實(shí)現(xiàn)復(fù)合航跡跟蹤—發(fā)送到網(wǎng)內(nèi)及編隊(duì)其它成員，進(jìn)而形成其它節(jié)點(diǎn)成員與本地?cái)?shù)據(jù)融合，因此無(wú)法有效形成統(tǒng)一空情態(tài)勢(shì)。

更進(jìn)一步，由于缺乏高效協(xié)同與信息互聯(lián)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)一體化的扁平式網(wǎng)絡(luò)化棋局指揮控制，其結(jié)果必然是指控效率低下和系統(tǒng)反應(yīng)遲緩。

網(wǎng)絡(luò)信息體系下的作戰(zhàn)不僅要求單平臺(tái)可以自主進(jìn)行交戰(zhàn)，還可以通過(guò)跨平臺(tái)信息鏈路在本地接收其它平臺(tái)火控制導(dǎo)數(shù)據(jù)，基于協(xié)同任務(wù)框架，進(jìn)行柵格鎖定，對(duì)工作在不同頻率、不同掃描周期、不同信號(hào)處理形式的傳感器實(shí)現(xiàn)火控級(jí)協(xié)同。

3 新一代綜合射頻系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框架

3.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

針對(duì)新一代綜合射頻系統(tǒng)的系統(tǒng)任務(wù)需求和功能需求，通過(guò)“五大”支撐能力（即探測(cè)感知、多功能電子戰(zhàn)、網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)、任務(wù)管理、綜合運(yùn)維），構(gòu)建了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框架：

1）多功能協(xié)同探測(cè)與情報(bào)接入；

2）多功能網(wǎng)絡(luò)協(xié)同與數(shù)據(jù)通信；

3）多功能綜合處理與任務(wù)管理；

4）多功能綜合運(yùn)維與顯示控制；

5）多功能電子偵察與信息對(duì)抗。

新一代綜合射頻系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框架如圖2所示。

圖2 新一代綜合射頻系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框架

3.2 系統(tǒng)組成

針對(duì)圖2結(jié)構(gòu)所開(kāi)展的系統(tǒng)組成研究如圖3所示，包含綜合REC射頻集成一體化設(shè)備、綜合CNI集成一體化設(shè)備、軟殺傷武器、多功能綜合處理與任務(wù)管理模塊、多功能綜合運(yùn)維與顯示控制、多功能網(wǎng)絡(luò)協(xié)同與數(shù)據(jù)通信設(shè)施。

新一代綜合射頻系統(tǒng)，首先重點(diǎn)開(kāi)發(fā)與研究以支持同時(shí)多任務(wù)、同時(shí)多波束與多功能孔徑動(dòng)態(tài)重構(gòu)為集成機(jī)制的多功能協(xié)同探測(cè)與情報(bào)接入能力，構(gòu)建具有射頻綜合與集成特征的雷達(dá)探測(cè)、電子戰(zhàn)與通信綜合REC集成（支持武器級(jí)與情報(bào)級(jí)協(xié)同）；低波段通信、導(dǎo)航、識(shí)別與偵察的綜合CNI集成（支持指控級(jí)與武器級(jí)協(xié)同）。它們不僅可以支持單平臺(tái)的任務(wù)與功能級(jí)綜合，還可以實(shí)現(xiàn)跨平臺(tái)的態(tài)勢(shì)感知、指揮控制及火控制導(dǎo)等多任務(wù)協(xié)同。

其次是開(kāi)發(fā)和研究基于統(tǒng)一公共信息基礎(chǔ)設(shè)施的公共計(jì)算環(huán)境，它是實(shí)現(xiàn)多功能綜合處理與任務(wù)管理的基礎(chǔ)功能分系統(tǒng)。能夠支撐未來(lái)強(qiáng)實(shí)時(shí)性作戰(zhàn)的多譜協(xié)同探測(cè)管理與射頻管控、數(shù)據(jù)級(jí)目標(biāo)航跡融合與管理及多域協(xié)同交戰(zhàn)管理。其本質(zhì)是通過(guò)構(gòu)建一個(gè)開(kāi)放式體系結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)集成框架，實(shí)現(xiàn)射頻綜合的軟/硬一體化、功能一體化及任務(wù)一體化。因此，它是射頻綜合的信息合成增效倍增器。

然后是開(kāi)發(fā)以電子對(duì)抗與信息對(duì)抗為代表的軟殺傷武器，通過(guò)與硬殺傷武器的協(xié)同配合來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)威脅目標(biāo)的有效毀傷。

最后，多功能綜合運(yùn)維與顯示控制、多功能網(wǎng)絡(luò)協(xié)同與數(shù)據(jù)通信作為信息保障基礎(chǔ)設(shè)施，根據(jù)任務(wù)功能系統(tǒng)需求提供支持編隊(duì)協(xié)同能力的全譜通信、多網(wǎng)鏈路接入服務(wù)以及提供時(shí)空統(tǒng)一，完成任務(wù)系統(tǒng)綜合（信息綜合與管理）、運(yùn)維資源管理與監(jiān)視等綜合服務(wù)。信息服務(wù)保障基礎(chǔ)設(shè)施根據(jù)運(yùn)維需求，分析運(yùn)維態(tài)勢(shì)并向指揮控制系統(tǒng)提出運(yùn)維服務(wù)保障計(jì)劃。同時(shí)，為探測(cè)感知情報(bào)偵察、軟/硬殺傷武器系統(tǒng)提供運(yùn)維保障支持。

圖3 新一代綜合射頻系統(tǒng)組成框圖

4 系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

4.1 超寬帶寬角掃描低剖面天線陣列技術(shù)

未來(lái)新型艦載設(shè)備對(duì)前端硬件集成度、小型化和隱身性的要求不斷提高，支持雷達(dá)、電子戰(zhàn)、通信多功能一體化及通信、導(dǎo)航、識(shí)別、偵察多功能一體化的超寬帶共形相控陣寬角掃描低剖面天線陣列[2]越來(lái)越受到各國(guó)的關(guān)注，基于超寬帶陣列天線應(yīng)用具有緊湊型結(jié)構(gòu)、大范圍空域掃描和低交叉極化等特性。傳統(tǒng)的漸變槽線或Vivaldi天線可實(shí)現(xiàn)10倍頻程帶寬工作；但是它們都存在剖面高度高的缺點(diǎn)且適裝性差。同時(shí)天線單元間距設(shè)置所引發(fā)的陣列互耦效應(yīng)對(duì)天線陣列有源駐波、描角范圍均具有重要影響和制約，為克服上述矛盾，一種基于單元間強(qiáng)耦合效應(yīng)的緊耦合天線陣列應(yīng)運(yùn)而生。

表1 先進(jìn)緊耦合天線陣列比較

2003年，俄亥俄州立大學(xué)的Ben Munk演示了一個(gè)基于強(qiáng)互耦效應(yīng)的緊耦合偶極子陣列（Tightly Coupled Dipole Array，TCDA），它是1965年Wheeler提出的連續(xù)電流片陣面天線的第一種實(shí)際工程實(shí)現(xiàn)，用試驗(yàn)證明這種基于偶極子緊耦合陣列天線的基本思想可以擴(kuò)展天線陣列的帶寬。通過(guò)與Harris公司的合作，Ben Munk團(tuán)隊(duì)通過(guò)采用放置電介質(zhì)覆層、寄生耦合環(huán)等方法進(jìn)一步增加了TCDA的帶寬，設(shè)計(jì)和測(cè)試了9倍頻程緊耦合偶極子陣列。文獻(xiàn)[12]介紹了先進(jìn)緊耦合天線陣列的相關(guān)研究成果，如表1所示。

4.2 基于微波光子的射頻前端技術(shù)

隨著綜合射頻多功能應(yīng)用需求的不斷擴(kuò)展，要求射頻系統(tǒng)在復(fù)雜電磁環(huán)境下工作時(shí)具有更高分辨率、更多自由度、更準(zhǔn)確的目標(biāo)特性和更多功能，因此對(duì)射頻前端提出了大帶寬、跨倍頻程、多功能一體化、可重構(gòu)和軟件可定義的需求。隨著微波光子技術(shù)[13]的快速發(fā)展和不斷成熟，通過(guò)利用其大帶寬、低損耗、可復(fù)用、抗電磁干擾強(qiáng)等特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)超大瞬時(shí)帶寬信號(hào)的產(chǎn)生、傳輸、控制和處理，有效解決和克服當(dāng)前多倍頻程超寬帶可重構(gòu)射頻孔徑技術(shù)受限于當(dāng)前模擬器件水平制約的問(wèn)題。

文獻(xiàn)[13]指出：

1）采用微波光子技術(shù)實(shí)現(xiàn)高數(shù)據(jù)率大帶寬的高速信號(hào)級(jí)數(shù)據(jù)傳輸及基于光纖的射頻信號(hào)遠(yuǎn)距離傳輸?shù)龋?/p>

2）完成低相噪射頻信號(hào)波形產(chǎn)生及處理功能，包括通過(guò)微波光子技術(shù)提供的高頻率、跨倍頻程的本振源和高精細(xì)、大帶寬的任意波形產(chǎn)生，利用光子技術(shù)進(jìn)行微波信號(hào)的移相濾波變頻采樣等處理，微波光子模數(shù)變換在高采樣率下仍能保持較高的有效比特?cái)?shù)，可以實(shí)現(xiàn)射頻系統(tǒng)的大動(dòng)態(tài)工作；

3）采用基于光真延時(shí)的波束形成，解決和克服傳統(tǒng)相控陣瞬時(shí)超寬帶工作時(shí)面臨的波束指向偏移和孔徑渡越等難題；

4）采用光子技術(shù)構(gòu)建雷達(dá)系統(tǒng)，亦即實(shí)現(xiàn)全光的雷達(dá)收發(fā)樣機(jī)。

因此，基于微波光子技術(shù)的綜合射頻系統(tǒng)能有效克服傳統(tǒng)電子器件的相關(guān)技術(shù)瓶頸，為新一代綜合射頻系統(tǒng)等電子裝備技術(shù)與形態(tài)帶來(lái)變革。

4.3 多倍頻程軟件定義多功能孔徑重構(gòu)技術(shù)

多倍頻程超寬帶軟件定義多功能孔徑重構(gòu)主要是針對(duì)綜合REC以及綜合CNI等實(shí)現(xiàn)射頻功能集成一體化提出的同時(shí)多任務(wù)、同時(shí)多波束和多功能動(dòng)態(tài)重構(gòu)綜合集成機(jī)制需求，通過(guò)對(duì)合成組陣技術(shù)的研究，完成滿足雷達(dá)、電子戰(zhàn)、通信（數(shù)據(jù)鏈）、導(dǎo)航、識(shí)別等戰(zhàn)術(shù)功能使用要求條件下的陣面重構(gòu)、通道重構(gòu)與處理重構(gòu)。

同時(shí)，超寬頻帶多功能合成組陣還需要針對(duì)不同功能的技術(shù)指標(biāo)要求，如極化方式、頻率資源、時(shí)間資源、陣面資源、工作模式、波束掃描范圍、作用距離、跟蹤精度、工作波形、通道同步等進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)對(duì)合成組陣方式的研究。

目前，超寬頻帶多功能合成組陣技術(shù)正通過(guò)軟件無(wú)線電架構(gòu)（Software Configuration Architecture，SCA）軟件定義無(wú)線電硬件體系架構(gòu)和基于面向服務(wù)（Service Oriented Architecture，SOA）的軟件體系架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)對(duì)合成組陣技術(shù)的孔徑（含天線與射頻）、極化、頻率等多自由度的軟件定義和功能擴(kuò)展。

4.4 基于專家系統(tǒng)的綜合射頻推理決策技術(shù)

通過(guò)平臺(tái)任務(wù)集成，射頻系統(tǒng)后端信息處理和綜合管控可以完成針對(duì)同時(shí)多任務(wù)、同時(shí)多功能的智能化統(tǒng)一任務(wù)調(diào)度與資源動(dòng)態(tài)分配和自主化控制，最終實(shí)現(xiàn)基于多功能集成和跨平臺(tái)協(xié)同的“合成增效”。

綜合射頻系統(tǒng)根據(jù)系統(tǒng)和平臺(tái)賦予的使命任務(wù)和雷達(dá)、電子戰(zhàn)、通信、導(dǎo)航、識(shí)別等多功能需求，根據(jù)平臺(tái)所處的氣象條件、晝夜工作環(huán)境、大氣衰減、多徑效應(yīng)、地形遮蔽以及電磁干擾的空、時(shí)、頻分布情況敵我目標(biāo)特征屬性、運(yùn)動(dòng)參數(shù)，以及自身資源約束等多維度信息，基于多功能應(yīng)用領(lǐng)域?qū)＜抑R(shí)庫(kù)，創(chuàng)建和完善推理規(guī)則，靈活根據(jù)環(huán)境變量完成自主行為決策，采用鏈?zhǔn)胶笙蛲评砑夹g(shù)，通過(guò)匹配知識(shí)庫(kù)中的規(guī)則和事實(shí)，形成推理鏈路，智能化地自適應(yīng)優(yōu)化調(diào)整射頻系統(tǒng)行為，產(chǎn)生射頻行為事件列表，進(jìn)入資源調(diào)度序列，射頻行為專家系統(tǒng)配合資源調(diào)度器經(jīng)由自適應(yīng)調(diào)度器得出調(diào)度間隔內(nèi)的任務(wù)執(zhí)行列表。

綜上所述，綜合射頻系統(tǒng)采用自主推理決策技術(shù)，不僅可以實(shí)現(xiàn)射頻集成的智能化任務(wù)調(diào)度和資源動(dòng)態(tài)分配，還可以實(shí)現(xiàn)基于任務(wù)和資源的最優(yōu)化控制。

5 結(jié)論

隨著戰(zhàn)場(chǎng)作戰(zhàn)體系的不斷構(gòu)建與更新，需要在射頻系統(tǒng)綜合與任務(wù)協(xié)同兩個(gè)層面上，開(kāi)展新一代綜合射頻系統(tǒng)集成一體化與跨平臺(tái)協(xié)同一體化研究。新一代綜合射頻系統(tǒng)需要利用同時(shí)多任務(wù)、同時(shí)多波束和多功能孔徑動(dòng)態(tài)重構(gòu)（兩同一重構(gòu)）的綜合集成機(jī)制，完成雷達(dá)、電子戰(zhàn)、通信及通信、導(dǎo)航、識(shí)別與偵察的多功能一體化，具有支持跨平臺(tái)協(xié)同一體化特征，達(dá)到綜合化隱身、時(shí)敏化響應(yīng)、智能化控制、自主化行動(dòng)的作戰(zhàn)能力要求。

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Study of Key Technologies of Next Generation Ship-Borne Integrated RF System

QI Feilin, LI Pengtao, YAO Jin, ZHOU Jing

The study of air stealth, high-speed, remote and low height, small size, slow-speed targets threat under the complex electromagnetic environment of a new generation of coordinated operations system with manned/unmanned formations in the future is described in the paper. Single ship operation will transform from platform centric warfare to network centric warfare. It gives the demand for ship-borne integrated multifunction RF systems which single sensors, communications and electronic warfare will be integrated to maritime Joint Task Fleet (JTF) system of systems. The highly integrated ship-borne multifunction RF system’s performance will be improved by using open architecture and mechanisms of simultaneous multi-function, simultaneous multi-beams and configuration of multi-function. The ship-borne multifunction RF system would be fulfill the requirement of future operations at sea.

Open Architecture; Network Centric Warfare; Integrated Radio Frequency System; Cooperative Engagement

U674.70

A

1674-7976-(2022)-02-127-07

2022-03-09。齊飛林（1975.01—），安徽安慶人，博士，高級(jí)工程師，主要研究方向?yàn)殡娮有畔⑾到y(tǒng)與雷達(dá)總體，信號(hào)處理。