據(jù)DARPA網(wǎng)站2018年1月24日?qǐng)?bào)道美國國防先進(jìn)研究計(jì)劃局（DARPA）正在組織設(shè)立新的“毫米波數(shù)字陣列”(MIDAS)項(xiàng)目，旨在發(fā)展工作在18GHz～50GHz頻段的多波束數(shù)字相控陣技術(shù)，以強(qiáng)化軍事平臺(tái)之間的通信安全。

軍用通信系統(tǒng)目前面臨的挑戰(zhàn)

如今，人們?cè)絹碓礁信d趣于在小型移動(dòng)平臺(tái)上廣泛運(yùn)用毫米波頻段來進(jìn)行通信。在這種應(yīng)用場(chǎng)景中，來自小輻射孔徑的較窄天線波束可以提高通信的安全。但是，目前的毫米波系統(tǒng)易用性不足，而且是平臺(tái)專用，缺乏互操作性，因此只能在最復(fù)雜的平臺(tái)上使用。為了拓展毫米波相控陣的用途，并使之廣泛應(yīng)用于國防部的各種系統(tǒng)，必須克服許多技術(shù)挑戰(zhàn)，包括寬頻覆蓋、精確波束指向、網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)等。受益于多波束相控陣的應(yīng)用，以及數(shù)字無線電和毫米波技術(shù)的進(jìn)步，人們發(fā)展出了當(dāng)今的技術(shù)能力，而接下來，在毫米波相控陣的推動(dòng)下，通信和網(wǎng)絡(luò)化移動(dòng)平臺(tái)將迎來新的變革。

工作于更高頻率毫米波頻段的相控陣技術(shù)，是新興5G無線通信的一個(gè)活躍的研究領(lǐng)域。然而，商業(yè)應(yīng)用主要解決“最后一公里”問題，消費(fèi)者需要給高數(shù)據(jù)吞吐量的應(yīng)用以更多的帶寬，在相對(duì)較短的距離上，在預(yù)定的頻率范圍內(nèi)，使用戶發(fā)現(xiàn)的障礙最小。與之相比，軍用系統(tǒng)處于更復(fù)雜的通信環(huán)境。而且，如今的軍事系統(tǒng)通常相隔數(shù)十英里，甚至數(shù)百英里距離，并在三維空間里以未知的方向移動(dòng)。這種環(huán)境對(duì)于波束形成技術(shù)所帶來的挑戰(zhàn)，無法通過應(yīng)用現(xiàn)有的商業(yè)通信方法輕易解決。

DARPA項(xiàng)目經(jīng)理蒂莫西?漢考克說:“想象一下，兩架高速飛行的飛機(jī)相互運(yùn)動(dòng)。它們必須在空中找到彼此，以便利用定向天線波束進(jìn)行通信，這就產(chǎn)生了一個(gè)非常困難的、利用商用相控陣方案無法解決的挑戰(zhàn)性問題?！?/p>

毫米波數(shù)字陣列項(xiàng)目研究目標(biāo)及重點(diǎn)

為克服上述挑戰(zhàn)，DARPA啟動(dòng)了“毫米波數(shù)字陣列”（MIDAS）項(xiàng)目。項(xiàng)目旨在研發(fā)陣元級(jí)數(shù)字相控陣技術(shù)，為國防部下一代毫米波系統(tǒng)提供支撐。為了解決波束成形問題并確保解決方案在應(yīng)用上的廣泛性，MIDAS項(xiàng)目將尋求研制一種可推動(dòng)實(shí)現(xiàn)多波束定向通信的通用數(shù)字陣列模塊。

研究的重點(diǎn)在于降低數(shù)字化毫米波收發(fā)器的尺寸并增強(qiáng)其性能，將相控陣技術(shù)應(yīng)用于移動(dòng)系統(tǒng)，并將移動(dòng)通信的頻段范圍提高到不那么擁擠的毫米波頻段。

在相控陣設(shè)計(jì)中，陣元級(jí)數(shù)字波束成形技術(shù)的進(jìn)步正在推動(dòng)形成新的多波束通信方案（或使用多個(gè)波束同時(shí)進(jìn)行多個(gè)方向的接收和發(fā)送）。這些方案有助于大幅縮短節(jié)點(diǎn)發(fā)現(xiàn)時(shí)間，并提高網(wǎng)絡(luò)吞吐量。然而，盡管這對(duì)于下一代相控陣來說十分關(guān)鍵，但目前的數(shù)字波束成形技術(shù)受限于較低的頻率，導(dǎo)致相應(yīng)的陣列在尺寸上因過大而無法在小型移動(dòng)平臺(tái)上使用。

毫米波技術(shù)的進(jìn)步有助于將工作頻率推向更高頻帶、縮減相控陣天線陣列尺寸、將定向天線能力引入小型移動(dòng)系統(tǒng)。Hancock說:“DARPA希望供應(yīng)商的技術(shù)提案能夠結(jié)合毫米波和數(shù)字波束成形技術(shù)的最新進(jìn)步來研制無線電，從而為美軍提供安全的通信能力?！?/strong>