雷达电子行业报告：军队信息化核心系统，数字相控阵雷达（35页）

行业报告下载 2022年11月23日 08:46 管理员

相控阵分有源和无源两类。无源相控阵仅有一个中央发射机和一个接收机，发射机产生的高频能量经计算机自动分配给天线阵的各个辐射器，目标反射信号经接收机统一放大。有源相控阵的每个辐射器都配装有一个发射/接收通道（T/R 组件），每一个通道都能自己产生、接收电磁波，在频宽、信号处理和冗度设计上更有优势，且个别组件的损坏对系统功能运转影响较小。有源相控阵雷达的无线收发系统主要包括四个功能模块：数字信号处理模块、数据转换模块、T/R 组件和天线。有源相控阵 T/R 组件负责接收、发射一定频率的电磁波信号，并在工作带宽内对信号进行幅度相位控制。数据转换模块实现射频信号变频、滤波、增益控制、数模转换等功能，将射频信号转换为基带信号后，传输给数字信号处理模块，主要包括射频收发芯片和 ADC/DAC 芯片。数字信号处理模块通过处理基带信号实现相关的雷达算法，从而完成目标识别、测距和成像等功能，目前大多数雷达信号处理平台都采用 FPGA+DSP 的结构，FPGA 可以完成大规模复杂组合逻辑与时序逻辑，且全部控制逻揖由硬件完成，速度快，效率高，适合大数据量的高速传输，这是 DSP 无法比拟的，采用 FPGA+DSP 的结构可使 DSP 的高速数据处理性能与 FPGA 的高速数据采集及逻辑的控制能力相结合，实现优势互补。与此同时，电源管理芯片为 T/R 组件、数据转换模块和数字信号处理模块提供了良好的供配电和低功耗电源管理。

有源相控阵 T/R 组件主要由射频前端芯片中的放大器类芯片（功率放大器和低噪声放大器）、幅相控制类芯片（数控移相器和数控衰减器）、无源类芯片（限幅器、开关和环形器）以及相应的控制电路、电源调制电路组成。发射信号时，控制器在雷达控制信号作用下，将所有收发开关同步切换到发射通道，射频激励源送来的信号经移相器、衰减器、收发开关和功率放大器进行幅度相位调制，然后送至天线辐射单元。接收信号时，控制器在雷达控制信号作用下，将所有收发开关同步切换到接收通道，天线接收到的微弱信号经限幅器和低噪声放大器放大进行幅度相位调整后送往接收机。此外，有源相控阵 T/R 组件内部还必须设计相应的电源调制、保护和控制电路，以便按照有源相控阵雷达系统的控制要求进行通信和响应。有源相控阵雷达天线最关键的部分是 T/R 组件，有源相控阵的一切特点都体现在 T/R 组件上，T/R 组件的性能在很大程度上决定了有源相控阵雷达的性能。一个有源阵列要使用成百上千个 T/R 组件，据统计一部有源相控阵雷达天线系统成本占雷达总成本的 70%-80%，而 T/R 组件又占据了有源相控阵雷达天线成本的绝大部分。高功率密度、高可靠性的低压大电流电源供电系统是相控阵雷达的关键技术之一。T/R 组件需要稳定的低压直流供电，尤其在发射时需要提供很大的电流用于发射功率输出，峰值功率较大，同时由于受到体积、重量和工作环境（7×24 小时工作，工作温度可达 60 摄氏度甚至更高）的限制，T/R 组件的模块电源必须具备大功率、高功率密度、高效率和高可靠性。