交大研發AESA雷達 可提升海軍小神盾自製能力

朱明 2018年09月01日 17:28:00

交大團隊日前推出空用型的全數位主動相控陣列雷達(AESA雷達,小圖),下一階段挑戰的目標是規畫研發海基型的AESA雷達(小神盾使用的雷達)。圖為「新一代飛彈巡防艦」模型。(攝影:朱明)

交通大學日前在國防部舉辦的論壇會議上,推出空用型的全數位主動相控陣列雷達(簡稱AESA雷達),讓國防部官員了解學術界在研發AESA雷達技術的成果,據學者分析指出,研發AESA雷達最大障礙是在射頻前端電路,但國內矽基半導體產業具有全球領先地位,積體化密度高,能將大多數的前端收發功能則整合進一顆 CMOS SoC上,並使用穩定但性價比高的相對先進製程來減少雷達的尺寸;因此台灣是具有完整 AESA 雷達的自製能力。

 

根據一項分析資料中指出,電子掃瞄雷達(Electronically Scanned Array, ESA,亦稱為相列雷達),ESA可分為被動式(PESA)及主動式(AESA),目前國內使用的相列雷達多為長白雷達系列延伸,該雷達多為被動式(PESA),因技術來自美國,在雷達架構與關鍵零組件層級依然仰賴美國廠商,直接限制雷達效能與尺寸之縮裝,這也使得雷達複雜度無法提升。

 

學者:台灣有小神盾AESA雷達自製能力

 

該項資料指出,任何國家要自主開發AESA雷達,需要解決幾個技術難點:首先要取得成熟的半導體製程、解決雷達內部單元時脈同步及單元相位控制以及高功率發射晶片設計技術,而這些都是與矽基半導體產業技術成熟度有直接關係;台灣有全球最大的矽基半導體製造公司與與全球最大的 GaAs 代工廠,因此除薩德等級的雷達效能外(需使用 GaN),台灣具備完整AESA雷達的自製能力。

 

目前國內使用的相列雷達多為長白雷達系列延伸,多為被動式(PESA)。圖為長白固定式全相列雷達。(圖片取自中科院網站)

 

據指出,交通大學團隊研製AESA雷達是先針對我國半導體產業優勢、美國及歐洲 AESA 發展經驗做了技術選擇。首先研發AESA雷達直接跳過美國現役雷達所使用的單晶微波電路 (MMIC)及晶片模組技術,直接使用更為先進積體電路化更高的系統晶片技術,與晶片級覆晶封裝技術。將整個雷達前端收發器僅使用兩顆單晶片在小於 50mm2 的總晶片面積完成。

 

其中一顆使用我國具有產業領導地位的 GaAs MMIC 製程,但該製程積體化程度偏低,僅限切換器、放大器、與低雜訊放大器等較重視原始效能的電路。而樣規劃也提供未來升級 GaN 製程成熟後再升級的彈性。此外,美國AESA雷達使用射頻相移技術,在交大研發的AESA雷達處理器時,使用最新的半導體處理器,大幅降低雷達運算所需要的晶片體積與耗電;但最大差異來自系統軟體與先進雷達演算法的掌握能力。

 

AESA雷達​年底前可進行空載機動態測試

 

據了解,交大團隊目前研發的AESA雷達是屬於空用型的雷達,偵測距離在100公里,依計劃可在年底前進行空載機的動態測試,若測試達到原先規劃的效能;下一步將規劃研發海基型的AESA雷達(小神盾使用的雷達),其偵測距離需要在400公里以上,因AESA雷達須與中科院研發的新一代迅聯戰鬥系統整合,這些就攸關海軍新一代飛彈巡防艦是否能提前進化成為「小神盾」關鍵,因此海基型的AESA雷達也是交大團隊下一階段挑戰的目標。

 

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