雷達(dá)技術(shù)經(jīng)歷了一段復(fù)蘇時(shí)期,這是由于軍事和商業(yè)應(yīng)用對(duì)高功率、高性價(jià)比、緊湊型技術(shù)的需求。這也導(dǎo)致了對(duì)如何使用技術(shù)來實(shí)現(xiàn)強(qiáng)大而經(jīng)濟(jì)的雷達(dá)解決方案的重新評(píng)估。
此外,無人機(jī)(UAV)、自動(dòng)駕駛汽車等突破性技術(shù)以及各種商業(yè)應(yīng)用都依賴于固態(tài)雷達(dá),其中編程和制造已經(jīng)過重新設(shè)計(jì)以適應(yīng)市場(chǎng)需求。
因此,強(qiáng)大的新技術(shù),包括軍方用于隱身和干擾的技術(shù),正在迫使傳統(tǒng)的雷達(dá)技術(shù)過時(shí)。另一個(gè)促成因素是尖端天線技術(shù)、復(fù)雜的數(shù)字處理和敏捷射頻(RF)收發(fā)器加速雷達(dá)的復(fù)興。
為了應(yīng)對(duì)智能和復(fù)雜的雷達(dá)波形和系統(tǒng),我們現(xiàn)在看到了由軟件定義無線電(SDR)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的認(rèn)知無線電和認(rèn)知雷達(dá)的出現(xiàn)。
無線電走向數(shù)字化
SDR可以定義為無線電技術(shù),其中部分或全部物理層功能由軟件定義。這意味著規(guī)格、性能和功能都是通過軟件單獨(dú)實(shí)現(xiàn)的,無需對(duì)物理硬件進(jìn)行任何更改。因此,它是一種適應(yīng)性強(qiáng)且靈活的技術(shù)。
SDR系統(tǒng)將與通信發(fā)射器和接收器相關(guān)的部分或全部復(fù)雜信號(hào)處理放置在數(shù)字空間中。在最基本的形式中,SDR可能僅由連接到天線的模數(shù)轉(zhuǎn)換器芯片組成。
所有信號(hào)檢測(cè)和濾波均由軟件單獨(dú)處理。然而,SDR已經(jīng)發(fā)展到可以做更多的事情,因?yàn)樗部梢杂脕順?gòu)建智能認(rèn)知無線電(CR)和增強(qiáng)雷達(dá)技術(shù)。CR可以被視為一種智能的自適應(yīng)無線電和網(wǎng)絡(luò)技術(shù),能夠自動(dòng)檢測(cè)可用信道并更改無線頻譜中的傳輸參數(shù)。反過來,這種能力將使更多的通信能夠同時(shí)發(fā)生,以提高無線電操作行為和頻譜利用率。
MIMO 帶來不同
MIMO(多輸入/多輸出)在源(發(fā)射器)和目標(biāo)(接收器)使用多個(gè)天線。為了實(shí)現(xiàn)發(fā)射器和接收器需要多個(gè)天線的無線通信,將從通信電路兩端的天線接收的數(shù)據(jù)融合在一起,以最大限度地減少誤差,同時(shí)優(yōu)化數(shù)據(jù)速度。這種配置可以減小尺寸和重量,從而創(chuàng)造出緊湊而強(qiáng)大的雷達(dá)的終極形式。但 這 還不止 如此:MIMO 不僅顯著提高了擴(kuò)展能力,還降低了功耗和總體成本。
借助 MIMO 雷達(dá), 用戶 可以 利用 多個(gè) 接收 和 發(fā)射 天線 的 空間 分集 來 利用 多個(gè) 接收 和 發(fā)射 天線 來 工作, 這些 天線 可以 同時(shí) 在 多個(gè) 頻率 上 工作 而不會(huì) 干擾, 從而 利用 算法 通過 計(jì)算 雷達(dá) 反射 來 實(shí)現(xiàn) 復(fù)合 分辨 率。
雷達(dá)的設(shè)計(jì)與制造
雷達(dá)技術(shù)的最新進(jìn)展和應(yīng)用可能通過遺留系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。然而,考慮到SWaP-C(尺寸、重量、功耗和冷卻)的MIMO,以及數(shù)字計(jì)算的進(jìn)步,推動(dòng)了SDR在雷達(dá)市場(chǎng)的迅速采用。這主要是由于其能力和成本效益。此外,新的半導(dǎo)體和制造技術(shù)正在不斷開發(fā),以幫助雷達(dá)行業(yè)進(jìn)一步擴(kuò)大規(guī)模。
模塊化雷達(dá)設(shè)計(jì)
性能、靈活性和可擴(kuò)展性都是設(shè)計(jì)雷達(dá)平臺(tái)的關(guān)鍵因素。SDR系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)這三者。可定制的SDR技術(shù)意味著設(shè)計(jì)人員可以依靠相對(duì)快速和容易的輕量級(jí)高性能雷達(dá)的開發(fā)。此外,基于SDR的雷達(dá)解決方案可以適應(yīng)從標(biāo)準(zhǔn)車輛(如聯(lián)網(wǎng)汽車)到反無人機(jī)機(jī)載系統(tǒng)的任何情況。這些解決方案將包括更小的適應(yīng)性強(qiáng)的現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)和處理器技術(shù),以構(gòu)建模塊化平臺(tái)。
隨著日常設(shè)備變得越來越智能,SDR和雷達(dá)技術(shù)的融合也可以提供低成本的替代技術(shù)選擇:例如,SDR/雷達(dá)也可用于控制一群軍用機(jī)器人或軍事設(shè)施。
雖然這種情況聽起來像科幻小說,但它在很大程度上是現(xiàn)實(shí)。隨著雷達(dá)繼續(xù)經(jīng)歷加速期,SDR有望為其發(fā)展和發(fā)展奠定基礎(chǔ)。
審核編輯:郭婷
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