[據美國《航空周刊和空間技術》網站2016年2月29日報道] 能夠穿越云層、適應復雜天氣條件的成像雷達是對地監視與目標監視的首選傳感器。然而，傳統成像雷達由于尺寸與重量方面的原因只能由專門的、昂貴的衛星或空中平臺搭載。

而目前的好消息是，來自新加坡南洋技術大學（NTU）的科學家成功開發了一種小型化片上雷達系統。該系統的出現使小型無人機攜帶全天候合成孔徑雷達（SAR）成像傳感器成為可能。

據悉，這種尺寸只有指尖大小的微型電路片實際上是一種集成的Ku波段調頻連續波（FMCW）雷達收發器，包括“啁啾”信號生成（chirp generation，通信行業表示編碼脈沖技術的術語）、無線電發射機與接收機、解碼處理與模擬數字轉換裝置。

當前，SAR傳感器正在向小型化方向發展，如諾斯羅普•格魯門公司的“車輛與散兵探測雷達”（Vader）與雷神公司的“散兵探測雷達”專門為“捕 食者”級別的無人機而開發；芬梅卡尼卡公司的PicoSar有源電子掃描整列雷達專門為西貝爾公司的“坎姆考普特”小型無人直升機而開發。此次新加坡 NTU大學開發的新系統則預示著片上雷達系統時代的到來。

來自NUT大學的項目負責人鄭源津表示，這種片上雷達系統在一種65納米的CMOS電路的基礎上加工而成，計劃搭載到無人機、地面車輛或衛星上，用于SAR成像。

單片SAR接收機/發射機尺寸小于10平方毫米（0.015平方英寸），功耗低于200毫瓦，分辨率可達20厘米（8英寸）或更小。如果按照3×4×5（厘米）規格進行封裝，整個系統總重低于100克（3.5盎司），從而可配備到微型無人機或小型衛星上工作。

對調頻連續波（FMCW）雷達來說，“啁啾”是指通過對發射信號進行編碼調制，進而有助于從背景雜波中提取目標回波的一種技術。由于高分辨率SAR 成像對平臺穩定性要求較高，NTU大學采用的無線電收發器通過對“啁啾”信號比率進行調節以幫助應對無人機飛行高度的變化問題。

雷達的基本原理規則是孔徑越大，分辨率越高。而SAR雷達充分利用雷達與地面相對運動引起的多普勒頻移，通過電子合成更大的天線從而獲得更高的分辨率。

截至目前，NTU大學已經對由小型雷達收發器、天線和處理器組成的系統進行了SAR成像性能測試。測試過程中，該原型系統通過沿著某建筑頂部的欄桿運動來模擬無人機的飛行。

獲取的數據經過處理合成了一幅斜距為108-129米范圍的SAR圖像。NTU大學的學術論文表示，除地面雜草造成的背景雜波外，測試中獲取的圖像清晰地顯示了兩道回波。

鄭源津表示，“目前，我們正在基于這種片上雷達接收器開發一種10×10組合的片上相控陣雷達系統。該系統有望在2-3年內發展成為一種波束成形雷達系統。”預計這種片上系統將在3-6年內進入商業化應用階段。

NTU大學還透露，SpaceX、荷蘭半導體公司NXP、日本電子巨頭松下公司以及衛星生產商泰雷茲公司均對這種技術表示感興趣。下一階段，S4TIN實驗室（該實驗室由NTU大學與泰雷茲-阿萊尼亞空間公司聯合創辦）將對片上雷達系統的太空應用進行研究。

NTU大學衛星研究中心主任Low Kay Soon表示，“片上雷達系統低功耗的特點決定了其特別適合配備到微型衛星上工作，如NTU大學已經發射的X-Sat或Velox-C1”。目前，小型衛 星上太陽能發電系統的限制阻礙了SAR系統的應用。（中國航空工業發展研究中心 谷全祥）