本文中的许多问题和解决方案都是结合空中平台例子来说明,有些也适用船用平台。读者应明白,空基和海基平台的问题陈述和相关解决方案具有密切联系,常常是同一系统的不同版本。

什么是SWaP?

可以说,尺寸、重量和功耗(SWaP)是新产品、新项目或新平台定义中最重要的指标。几乎所有新开发任务,无论海上、空中、地面、便携还是手持式,都有一个共同要求:做得更小,使用更少的资源,为整体系统功能作出更大贡献。最近同一名雷达系统架构师有过交谈,讨论的是相控阵雷达和有源电子扫描阵列(AESA),从50英尺到1000英尺鸟瞰,设计师提出了一些非常聪明的设想来提高系统精度、范围和数据传输速度。但是,SWaP要求使他的所有精细计算变得无用。当前的社会、经济、政治和全球环境更喜欢瘦小系统。这些年来,SWaP似乎已成为关键驱动因素,人们在系统性能改进和多功能架构方面不得不做出一些困难的取舍。

揪出祸首

讨论SWaP问题的一些解决方案之前,我们先看看几个引发问题的“祸首”。

Cu!铜是电力传输的首选导体。1000英尺无绝缘的AWG 5号铜线重量接近100磅(50 kg)。更糟糕的是,铜线的固有电阻会导致部分电流以热的形式白白浪费。另一个“坏蛋”是传统器件的尺寸。以船用雷达本振(LO)为例,LO同时馈送至发射机和接收机。LO必须产生具有低谐波的稳定频率,最高稳定性要求必须考虑温度、电压和机械漂移。振荡器必须产生足够的输出功率以有效驱动后续电路级,比如混频器或频率倍增器。其相位噪声必须很低,因为信号时序至关重要。传统上,LO是由独立的专门设计的子系统产生和分配。空中系统也是如此,固态器件组成导致其尺寸大、功耗高且笨重。

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