pg棋牌 多功能射频系统的发展

从美国海军阿利·伯克级 Flight IIA 导弹驱逐舰 (DDG 51) USS Stockdale 桅杆顶部看到的景色

现代战舰上的桅杆集成对海军建筑和作战系统工程领域都提出了重大挑战。目前，桅杆和上层建筑挤满了用于电子战、信息操作、通信和雷达功能的大量射频孔径。如此拥挤的环境意味着每个射频系统通常都有自己的天线孔径；集成这些独立的系统需要额外的费用来修改船舶的电子设备、培训操作员和后勤。

在有限的空间内增加新功能的难度对于潜艇来说更为严峻。在这种环境下，射频天线必须结构紧凑，并且必须集成在密闭条件下。

长期以来，人们认为船舶桅杆集成面临着许多困难。例如，多个射频系统紧密安装在一起，每个系统都需要无障碍地使用电磁频谱，这不可避免地带来电磁相互干扰/电磁兼容问题。由于需要安装大量离散的射频孔径/天线，船舶的射频信号特性和雷达截面很难管理。此外pg电子麻将胡了，对于新建船舶，新的通信和雷达要求增加了上甲板和桅杆的尺寸、重量和功率要求，从而推高了船舶尺寸、功率容量和成本。

这些障碍催生了将整体设计方法和先进技术相结合的研发活动，使未来的平台从一开始就能够设计出更加集成的桅杆架构。这种方法的困难在于，集成桅杆必须使用多种工程原理，从复杂的电磁干扰/电磁兼容性（EMI/EMC）计算和计算流体动力学来预测桅杆气流，到相对简单的海上导航补给和生命部署——节省设备。

为了适应这些不断变化且经常相互冲突的要求，桅杆设计被视为一个协作的跨学科领域，涉及 EMI/EMC、信号特征管理、雷达和通信、安全管理和成本分析等学科。设计集成桅杆架构必须进行协作，以平衡传感器和通信性能、船舶信号特性、可靠性和 EMI/EMC 等多种要求。

此外，人们认识到舰载射频系统的技术、工艺和架构也必须同步发展，以实现传感器、效应器和通信系统之间的射频资源共享，实时动态分配资源和频谱。这正是美国海军试图通过海军研究办公室（ONR）开展的集成桅杆（InTop）创新舰载原理原型（INP）项目解决的问题。

InTop INP项目于2009年启动，旨在开发新技术和系统，以形成改进的、负担得起的多功能能力，并使用开放式架构来集成现有设备和其他InTop系统。这允许更灵活地调整平台功能以响应快速变化的环境，支持通过模块化开放接口集成附加功能，并能够在不改变基本系统设计的情况下添加/删除系统硬件和/或组件。或软件。 InTop项目还寻求将集成通信/传感器系统引入船舶设计中，以优化船舶的尺寸和性能参数。

InTop项目于2016年正式结束。但随后的电磁机动作战司令部（EMC2）项目继承了InTop项目的工作。同时，InTop项目期间成熟的多项技术也被转移到其他项目中。

射频多功能系统

InTop借鉴了ONR的早期研发成果，特别是先进多功能射频概念（AMRFC）测试平台和多功能电子战（MFEW）高级开发模型（ADM）。 AMRFC项目起源于1999年，是一个原理验证示范项目，旨在开发一种通用宽带射频孔径，可以同时执行雷达、电子战和低信号特性的通信功能。目的是显着减少桅杆上的射频孔径数量，大幅降低 RCS，增强功能并增加带宽。

实际上，AMRFC 是对集成桅杆概念的首次测试，集成了多功能收发器阵列、激励器/接收器以及由海军研究实验室 (NRL) 和工业界开发的海军资源分配管理器。 。集成于2004年在马里兰州海军研究实验室的AMRFC测试台上完成，并向美国海军研发和采办部门充分展示了电子战（主动和被动）、通信和雷达功能的同步运行。

继AMRFC之后pg赏金大对决试玩版，ONR和NRL于2005财年启动了MFEW未来海军能力（FNC）项目pg电子娱乐平台，旨在将关键电子战系统技术推进到全面工程开发阶段。 MFEW结合了七个方面的性能要求：频域和空域覆盖；敏感性；系统响应时间（从信号检测到辐射源报告）；电磁环境要求（船内外辐射源）；信号到达角度测量精度；天线RCS；辐射源分级要求（包括误报率）；对新出现的特定威胁的响应能力。此外，ONR要求设计必须模块化、开放、可扩展，以满足多种平台的尺寸规格和运行要求，并实现电子战功能的增量升级，同时还能够实现资源分配管理器（RAM）的集成在实时控制下进入传感器/通信系统。

2005年9月，诺斯罗普·格鲁曼公司通过竞标赢得了MFEW先进研制模型的开发合同。2007年10月，诺斯罗普·格鲁曼公司将该模型交付给NRL进行安装和测试。该模型展示了执行多种电子支援功能的能力，包括高概率拦截、精确定位和源识别，以及与RAM和其他射频系统的集成，并为水面电子战改进项目（SEWIP）提供支持) 块 2 技术。该解决方案提供低风险的架构和技术，使SEWIPBlock 2能够成功通过技术成熟度评估。

ONR还与DRS公司签订了合同，开发符合MFEWADM开放接口标准的射频接收器模块。 DRS在现有SI-9155的基础上开发了类似的SI-9161装置，该装置与诺斯罗普·格鲁曼公司的接口兼容。

MFEW原型机于2008年5月进行了最后的演示，随后安装在康斯托克号登陆舰上，并参加了2008年在夏威夷举行的环太平洋军事演习。演习期间，“康斯托克”号上的MFEW参加了TAPA II（反舰导弹计划部署技术合作项目）技术演示，澳大利亚和加拿大也参加了演示。 MFEW 原型机在演习结束后返回 NRL，以支持 InTopINP 项目。

InTop 项目的目标

InTop项目在前期一系列多功能射频系统研究的基础上，致力于开发一系列可扩展的多功能射频系统和配套电子子系统，以实现雷达、电子战、信息战和通信功能。与传统的多个离散系统相结合的方法相比，部署这种集成系统可以降低船舶建造成本、人员规模、工程量和维护成本。

ONR InTop 项目负责人贝齐·德隆 (Betsy DeLong) 表示：“当前的通信、电子战和雷达功能都是单独开发的，这些系统在桅杆上争夺日益有限的空间。” “最终的结果是，当你花费数百万美元优化一个系统后，还必须花费数百万美元进行次优化，才能使系统在拥塞和电磁频谱干扰的环境中工作。

InTop 计划从根本上改变了我们对海军舰载射频系统的看法。 InTop 项目将多种射频功能集成到一个系统或系统中，可以在 HF 到 Q 频段范围内共享孔径和/或电子器件。这样就无需为船舶所需的每个射频功能购买一套专用设备（包括天线和甲板下电子系统）。这种方法可以显着释放船上空间，减轻系统重量，并减少后勤和维护工作量。此外，还提高了系统的频率灵活性，因为它可以选择不会产生相互干扰且不受干扰的频率来执行射频功能，也可以简单地选择可以实现系统最佳性能的频率在目前的条件下。 InTop 在天线和电子设备重新配置方面的灵活性使其能够在任何条件下执行最关键的功能。

InTop 的系统系统方法将射频视为一种资源，不断分配给最高优先级的需求。 InTop希望利用自适应宽带孔径和信号处理的灵活性来控制电磁频谱，在保证雷达/电子战/信息战/通信功能的同时，大幅降低系统成本。

ONR 通过 InTop 和 EMC2 项目资助一系列原型开发

动态控制射频频谱的想法可以分解为一系列互补的目标：开发、集成和演示新的多波束孔径和子系统，以支持射频多功能（雷达、电子战、信号处理和通信） ;通过资源分配功能优化射频频谱和硬件的使用，展示机载射频功能的集成和实时协同控制；与海事系统司令部合作，将InTop的通信/传感器集成系统引入船舶设计中，优化船舶尺寸和性能；通过监测和控制电磁相互干扰来提高无线电频率频谱可用性并开发新的无线电频谱操作概念。

InTop项目的最终目标是开发多种技术、架构和方法，包括：具有更大灵活性的模块化、开放性、可升级的射频架构；软件定义的功能，通过软件升级快速适应新的威胁或满足新的需求。需要；同步射频功能，能够支持任务并消除电磁干扰；更小的尺寸、重量和功耗（与传统桅杆相比）；成本较低（与传统系统相比）；在桅杆上优化部署更多射频功能；天线杆和平台架构之间的无缝且兼容的集成。

技术演示

除了利用AMRFC和MFEW的成果外，InTop项目还利用了许多其他技术成果，包括许多固态电子器件技术发展和可以降低成本的新孔径架构（InTop项目最大的挑战是开发经济实惠的宽带阵列）。另一个重要成就是在“提康德罗加”级巡洋舰上展示的S波段接收孔径。该孔径可同时产生三束波束，用于“标准”导弹的遥测，比同等性能的导弹更具成本效益。碟形天线应该很低。

还有一个重要的研究基础来自为期九个月的海军/工业研究项目，涉及的公司包括 ATK Space Systems、BAE Systems、Ball Aerospace Technologies、DRS Signal Solutions、General Dynamics Advanced Information Systems、Lockheed Martin、M/A-COM 、诺斯罗普·格鲁曼公司和雷神公司。该项目团队于 2008 年确定了开发和交付开放式射频架构的最佳方式。

基于射频系统的通用架构，项目组成立了四个由海军和工业部门组成的联合小组：收发器孔径子系统研究小组；射频及中频子系统研究团队；数字信号处理器和数据处理/软件子系统研究团队Team；资源分配经理/软件/作战系统子系统研究团队。还成立了综合桅杆项目监督小组，以解决系统工程问题，并为另外四个小组提供技术和管理监督。

团队需要研究如何将四个常见架构块进一步划分为模块化硬件和/或软件单元，并提供适合开放架构的接口。然后分析这些模块的架构，以使它们适应通信和传感器系统。

测试平台

在InTop项目中，ONR承担了一系列ADM/技术演示测试平台的建设，用于测试不同的多功能射频系统。这些平台都继承了以往多功能无线电频率（包括电子战、通信、雷达和信息战能力）研究的基础。

ONR 于 2010 年授予了两份合同，开发集成多波束电子战/信息战/视距通信 ADM。该ADM将用于支持SEWIP Block 3项目的多功能、多频段、多波束宽带阵列（Block 3在Block 2电子支援系统的基础上增加了电子进攻能力）。原型机的主要功能包括： 而卫星通信只是辅助功能。

InTop项目还使用ONR高吞吐量网络架构项目开发的低成本、窄带相控阵技术来支持通用数据链路（CDL）通信功能。窄带 CDL 和宽带 InTop 阵列都能够提供多波束功能，但 InTop 阵列在波束形成、干扰归零和频率覆盖方面提供更大的灵活性。

接收阵列可以提供的波束数量取决于特定的数据链路通信需求。一个CDL阵列（每艘船四个阵列）单独使用时可提供8个接收波束，使用音调分集接收时可提供4个接收波束（以消除多径和大气影响）。一组InTop接收阵列（每艘船4个阵列）最多可支持16条通信链路，在保证最大通信距离的前提下，还可支持4条通信链路。

ONR的多波束射频多功能（电子战/信息战/通信）原型机包含四个宽带AESA收发器阵列，覆盖C波段到毫米波波段

同样，传输阵列的大小必须根据支持的通信链路数量进行规划。两个阵列不仅可以单独支持通信链路，还可以集成使用，实现通信冗余、多径消除和频率分集能力，利用空间隔离在现有频率范围内实现所需数量的通信链路。接收阵列资源配置加强了船舶频率管理，避免频率相互干扰和频率冲突。

诺斯罗普·格鲁曼公司于2012财年开始建造多波束电子战/信息战/通信ADM，建造团队还包括哈里斯公司和波音公司。该模型于2014年交付给NRL切萨皮克湾分部。2015年10月和2015年11月，展示了电子战、信息战和通信的同时多功能。目前，该ADM已移植到SEWIPBlock 3项目中。

另一种射频多用途模型是雷神综合防御系统公司的 FlexRadar。该项目的合同于2014年上半年签署。FlexRadar旨在展示基于网络协作和精确时间同步的新型雷达单元级数字波束形成功能。将先进的数字技术引入雷达前端，可以实现灵活、动态的多功能雷达，可执行监视、通信和电子战等一系列任务。

雷神公司表示，FlexDAR 将开发增强未来雷达传感器功能的技术，包括底层软件定义的数字可重构技术。 FlexDAR 将展示雷达功能和雷达间通信功能，从而实现双基地交换和控制。双基地雷达可以提供更远的探测距离和稳定的跟踪距离，并且比现有的单基地雷达具有更好的电子防护能力。

FlexDAR的设计工作于2015年4月完成。雷神公司正在建造两个相同的多功能阵列天线，未来将安装在NRL进行演示。 DeLong 表示，FlexDAR 的前端阵列计划于 2016 年底交付。 NRL 已经完成了后端处理软件，目前正在将其与雷神公司的前端集成。

洛克希德·马丁公司承担的潜艇和舰船加固卫星通信项目也是InTop项目的一部分。该计划完成了宽带海底卫星通信天线的最终设计，并于2012财年开始生产。目前，该天线的X波段发射阵列已在海军水下作战中心顺利完成水压测试，接收阵列正在进行调试最终集成和测试。对于坚固耐用的船上卫星通信，ONR 已完成多种架构的研究，并开发了多种新型波长缩放阵列和印刷阵列。这些工作都是为后续的ADM做准备。

NRL 的综合桅杆设备

InTop 项目（称为低频带强化信息战/通信项目）的早期研究工作定义了 8 GHz 以下射频系统的整体系统架构和关键系统要求。该项目后来更名为低频段智能分配资源（LowRIDR），目前ADM子系统的开发工作属于EMC2项目。

InTop 项目的另一个重要组成部分是低级资源分配管理器和架构开发 (LLRAM&ID)。该功能于2011年下半年交给诺斯罗普·格鲁曼公司开发，主要管理系统内部的资源分配、优先级、校准和频率冲突消除，以优化射频性能。软件的维护将由 NRL 负责。

LLRAM&ID项目已完成，并与电子战/信息战/通信ADM集成，并已移植到SEWIPBlock3项目中。 FlexDAR 和 LowRIDR 中的相关研究工作仍在继续，并成为 EMC2 项目的一部分。

技术改造

SEWIPBlock 2和Block 3的技术改造已经有序进行。即将进行的一项重要改造是将通信功能（通用数据链是SEWIPBlock 3的基本要求）和资源分配软件纳入SEWIPBlock 3。此外，ONR正在寻求将海底卫星通信技术转化为先进的高数据评估项目并将 FlexDAR 升级为 AMDR（防空和导弹防御雷达）。

传统船舶上层建筑与集成桅杆对比

德隆表示，将科学技术转化为装备的最大挑战是如何保持集成桅杆概念的完整。我们需要经过充分测试、可靠且经济实惠的系统，既能满足机队当前的需求，又能保持开放的架构，允许高效升级以满足未来的需求。

ONR 的工作正在进行中，最近启动了 EMC2 计划，旨在进一步开发控制电磁频谱的能力，以支持海军的电磁机动战概念。

EMC2：实施频谱控制

继 InTop 和其他早期技术开发工作之后，ONR 目前正在开展 EMC2 项目。该项目是美国海军电磁机动战（EMW）计划的一部分。 EMW的前提是能够快速、灵活、有效地利用电磁/网络环境。 EMC2 计划旨在提供开放式架构系统功能，可根据目标平台的规模和任务进行扩展，并通过资源分配管理器和频谱管理器为美国海军提供实时射频频谱敏捷性。

EMC2项目是在InTop项目的基础上开发增量多功能能力和指挥控制能力，并通过系统的方式集成这些能力。在2015年11月6日发布的技术成熟度和风险降低（TM&RR）征集公告中，ONR提到EMC2项目将开发硬件和软件密集型系统，以实现在较宽频率范围内监控无线电频谱的能力。并将最佳频率和资源分配给射频功能，以适应电磁环境和操作要求的变化。

2016年4月，ONR向12家公司授予了无限期交付/无限期交付数量合同，其中包括：Lockheed Martin、Argon Saint、Northrop Grumman、Raytheon Integrated Defense Systems、EOIR Technologies、SI2 Technologies Inc.、S2 Inc.、Ocean Group Inc.、Leidos Inc.、Rockwell Collins Inc.、Physical Optics Group Inc. 和 TiCom Geomanics Inc. 这些公司可以竞争根据合同条款。这些合同的总价值可达8亿美元。 ONR表示，EMC2原型机可具备射频多功能和资源管理能力，为平台提供更大的灵活性，以适应快速变化的战术和战略环境。这些系统采用模块化和开放式接口，可以在不影响系统基本设计的情况下添加或删除硬件和/或软件，因此可以更容易地集成新功能。

得益于InTop项目，EMC2项目涵盖了研究、设计、制造、集成、测试和评估等一系列任务，可以支持原理样机和子系统的开发和演示。通过采用从射频、电路到软硬件的模块化、开放式、可升级的架构，可以将电子战、雷达、通信、信息战等射频功能集成到一套通用的多功能孔径和电路中。

LowRIDRADM 也包含在 EMC2 项目中。 LowRIDRADM的目标包括：使用一组通用的共享孔径和处理设备来实现HF至C频段的通信和信息战功能，从而减少HF至C频段的专用天线数量； LowRIDR通用天线既可以提供定向波束，也可以提供传统的全向波束；在LowRIDR和各用户系统的接收器/发送器之间提供公共的开放式信号分配系统；更好地协调系统工作频段内的多个射频功能。

LowRIDR采用模块化开放系统方式，可在系统控制器的控制下基于通用设备实现通信、敌我识别、塔康、信息战和电子战等功能。系统控制器使用InTop项目开发的资源分配管理器和基础设施。根据ONR公布的信息，LowRIDR ADM主要工作在100-525 MHz和0.5-2.7GHz两个频段。可以实现的射频功能包括 Link16、敌我识别、TACAN、信息战、电子战和实时频谱操作。

EMC2的另一个关键部分是指挥控制系统，它优化了所有InTop原型机的使用，动态优化所有射频功能的性能，以在所有作战领域实现指挥官的意图。 ONR目前正在与海军作战发展司令部合作开发新的作战概念。

（《国际电子战》编辑部供稿）

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