055大驅相控陣核心組件，單元成本相當於iphone手機！

近日，隨著國產萬噸大驅055級驅逐艦首艦的下水，軍迷們對此的討論可以說是越來越熱烈了。尤其是對該艦的相控陣雷達。那麼小編這次就再老生常談，談一談相控陣雷達的T/R組件，是怎麼一回事

熟悉相控陣的朋友都知道，有源相控陣（AESA）區別於無源相控陣（PESA）的一大主要特徵。T/R組件，即transmit/receive module,中文翻譯過來是收/發組件。位於有源相控陣天線的後端，看簡易圖1，就能明白它在系統中所處的位置。

有源相控陣雷達處於發射時段時，其中器件包括驅動、移相器、開關和功率放大器等，然後經開關傳輸至有源陣面天線單元。而有源相控陣雷達處於接收時段時，微弱的目標回波信號經天線接收，經接收通道的電子器件進行相應的處理後，最後由接收機接收。其中低雜訊放大器、轉換開關、限幅器、移相器（與發射通道共用）等電子器件構成了接收通道。

而對於無源相控陣雷達來說，天線後端連接的是限幅器、移相器。因為一般沒有用低雜訊放大器，因而PESA雜訊係數比AESA一般大5dB以上。PESA的功分網路損耗也非常大，這進一步惡化了信噪比，在低電平端進行移相比PESA的高電平上移相靠譜多了。不僅提高了雜訊特性，也極大提高了可靠性和可維護性。這裡說一句題外話，蘇35的雪豹E無源相控陣雷達走了一條捷徑，它的天線後端採用了低雜訊放大器，因而信噪比是比普通無源相控陣高，但是仍低於有源相控陣。

因為對於使用集中發射機的PESA雷達來說，單部發射機的功率已經很難進行提高。舉個例子，對於典型戰鬥機使用的X波段雷達而言，單部發射機峰值功率能達到10kw已實屬不易，再有提升也相當困難。而如果有了T/R組件，好比是把發射機由集中布置變成了分散式布置。單個T/R組件發射峰值功率不高，比如10w，但如果有1000個T/R組件，這功率不就和剛單部發射機相當么，如果有個1500個甚至更多，不就超出其性能的50%了么？這其實就是空間功率合成技術。這也是目前陸基大型遠程預警、反導雷達多傾向採用AESA體制的原因。

使得有源相控陣雷達性能比無源的提高了至少一個數量級。當然，成本也是上升了一個數量級。T/R組件的造價，往往是整部雷達造價的三分之一這個量級。拿X波段T/R組件來講，儘管可以通過增加產量的方式來降低成本，但目前而言，單個T/R組件成本大概是在1000美元級。有人打比方說，插在雷達上的T/R組件，好比是插在雷達上的IPHONE，可以說是非常恰當了。

那麼？我們先來看看一個典型的T/R組件結構。

從圖中可以看出，小小的組件里，五臟俱全，器件繁多，比如功率放大器，移相器等等，都對器件本身有很高要求。高性能的器件自然也離不開高成本的材料和工藝。從早期的分立形式T/R，到磚塊式和瓦片式T/R組件，集成度越來越高，對工藝要求也越來越大，製造難度也提升，這些都是其成本高的原因。

最初的 T/R 組件運用的是分立元件，比如世界首個有源固態相控陣雷達鋪路爪；然後使用微波混合集成電路(HMIC)；90 年代以來；微波單片集成電路(MMIC)在一次次攻下科技難題後，已經開始向實際應用的方面開拓，而且現在已經大量運用在T/R 組件上，T/R 組件的的大小、體積、規格、成本等都有很大的進步。

從早期的硅雙極性功率晶體管到現在較為成熟的砷化鎵功率管，到現在大家正在逐步使之成熟化的氮化鎵器件，可以說，性能正穩步提升。

拿美國人的APG77有源相控陣來說，平均功率約2w，整體發射峰值功率可以達到驚人的20kw，在戰鬥機里算是世界之最。而單個T/R組件重量僅15g，模塊化設計使平均故障間隔時間（MTBF）達到2000小時，性能很優異。得益於技術的進步，它的後輩們，如超級大黃蜂使用的APG79雷達和F35使用的APG81雷達，他們的T/R組件是更為緊湊的瓦片式，雖然單個峰值功率降低了，但是集成度更高，技術更為先進。

圖為美國F22戰機使用的APG77雷達及其T/R組件

而根據國內相關公開資料報道，我國機載X波段有源相控陣雷達也突破了諸多難題，使用了堪比世界一流水平的MMIC工藝和砷化鎵技術，性能達到世界一流。目前也正在氮化鎵器件上進行攻關，並取得了一定成果。我們有理由相信，助力國產雷達更加威武霸氣！

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