美国建造新一代陆军防空系统雷达，采用下一代相控阵雷达技术
雷神公司研制的新一代低空防空和反导传感器雷达系统
近年来，随着竞争国家空中力量的发展，美国陆军判断像以往那样单单依靠空军来保障自身安全是行不通的，于是展开了新一代低空防空反导武器系统的研制工作。而雷达作为防空反导系统的“眼睛”，在防空反导系统技术发展中占据重要地位，是该项目的重中之重。近日，负责该项目雷达系统的美国军事电子工业巨头雷神公司，对外公布消息，称该公司已经完成首部陆军低层防空反导系统雷达的制造工作。令人瞩目的是，这种新一代雷达，采用了下一代相控阵雷达技术，堪称世界最先进的防空系统雷达。
雷神公司为美国陆军研制的这种新型雷达，正式名称是“低层空中和导弹防御传感器”（英文缩写为LTAMDS），它的研制目的很简单，就是为陆军新一代低层防空反导系统提供搜索和火控导引，它就是防空反导系统内的“千里眼”。它的设计要求也很高，被要求能够应对高超声速武器等新一代空袭兵器的威胁，能够发现并稳定跟踪和捕捉高超声速目标。
从外形上看，雷神公司的新一代LTAMDS雷达，采用相控阵体制，可收放的矩形阵列面板天线，其天线主阵列尺寸与“爱国者”防空反导系统的雷达大小相似，但无论有效探测跟踪距离，还是对隐身目标的探测能力。对多批次目标的处理能力都远强于“爱国者”系统雷达，综合探测性能据称达到“爱国者”最新改进型号雷达的两倍以上。
LTAMDS雷达从外形上看与“爱国者”雷达相差不大，凭什么性能能够达到后者两倍以上？关键靠的是采用了下一代相控阵雷达天线的关键技术之一——氮化镓材料组件。
半导体技术发展到目前，一共发展了三代半导体材料，第一代是硅，硅晶圆制造的半导体器件目前仍广泛应用于军民用电子领域。第二代是砷化镓，它是当今世界军用雷达领域应用最广泛的半导体器件材料之一，目前世界上主流的相控阵雷达，很多都使用砷化镓材料来制造。例如我们熟知的第四代战斗机F-22的机载火控雷达，大名鼎鼎的AN/APG-77雷达，就采用了砷化镓半导体材料，也是世界上最早应用该第二代半导体材料的先进相控阵雷达之一。
然而随着近年来半导体材料和电子技术的飞速发展，第三代半导体材料正在崛起，其中氮化镓是其中的宠儿，是军用雷达领域研究和突破的重点。
与第二代砷化镓材料相比，氮化镓材料制造的器件功率可以做得更高，使得雷达天线发射功率更高；它的导热率更高，因此可以在更高的容许温度下正常工作，对雷达散热系统的要求更低；它的禁带宽度更大，有利于提高器件整体的能效；它的电子饱和速度快、载流子迁移率也更高，这意味着它可以以更高的速度工作。
因此，使用氮化镓材料制造的新一代半导体器件，具有更大带宽、更高放大器增益、更高能效、尺寸更小，这恰恰是雷达行业梦寐以求的发展方向。
从LTAMDS雷达的外形上，我们可以看到，其雷达天线阵列下方，是尺寸巨大的散热设备，个头比雷达天线还要巨大，这充分表明，该雷达具有很大的工作功率，功率越大，雷达的探测性能当然就越好。
首部LTAMDS雷达的制造成功，不但是美国军用雷达领域的一个技术里程碑，也标志着美国陆军低层防空反导系统项目向前推进了一大步。美国陆军近年来开始摆脱空军，独立增强自己的防空反导作战能力，以应对来自空中的更大威胁，这一装备和军队建设发展动向，值得我们关注和思考。
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