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明敏 羿閣 發(fā)自 凹非寺
量子位 | 公眾號(hào) QbitAI

沒(méi)想到，用在航母軍艦上的相控陣?yán)走_(dá)，現(xiàn)在被拿來(lái)防野豬了？？？

還能配合著大疆無(wú)人機(jī)一起用。

雷達(dá)一發(fā)現(xiàn)野豬，無(wú)人機(jī)就去驅(qū)離。覆蓋范圍從半徑5公里到10公里不等，可同時(shí)監(jiān)控100個(gè)目標(biāo)。

而且雷達(dá)只要15kg，單人就能扛走。

好家伙，防個(gè)野豬把“迷你”、“移動(dòng)式”、“相控陣”、“蜂群”這群關(guān)鍵字給湊齊了。

網(wǎng)友看了都忍不住說(shuō)：

不過(guò)話(huà)說(shuō)回來(lái)，號(hào)稱(chēng)是雷達(dá)之王的相控陣?yán)走_(dá)，咋就被拿去防野豬了？

軍用技術(shù)防野豬

其實(shí)原因很簡(jiǎn)單，因?yàn)橐柏i太難對(duì)付了。

它們經(jīng)常結(jié)隊(duì)下山、進(jìn)田啃食，還順帶在田里拱幾圈，把一些莊稼作物連根禍禍了，會(huì)給農(nóng)戶(hù)帶來(lái)非常嚴(yán)重的損失。

但野豬同時(shí)還是國(guó)家保護(hù)動(dòng)物，除非是專(zhuān)門(mén)的捕殺行動(dòng)，一般農(nóng)戶(hù)能做的只有驅(qū)趕。

這就不是件容易事了。

因?yàn)橐柏i體型大、移動(dòng)速度快、攻擊性強(qiáng)、不怕人，一般驅(qū)趕方法就是強(qiáng)光照射、火把、播放刺耳噪音或者修防護(hù)欄。

這些方法對(duì)人力物力的要求都很高，效果還不一定好。

基于這樣的現(xiàn)狀，也就不難理解為啥農(nóng)民兄弟會(huì)想到把相控陣?yán)走_(dá)用在此了。

相控陣?yán)走_(dá)全稱(chēng)為相位控制電子掃描陣列雷達(dá)。

它最大的特點(diǎn)就是可以快速而精準(zhǔn)地轉(zhuǎn)換波束，完成對(duì)全空域的掃描。

還能同時(shí)監(jiān)測(cè)多個(gè)目標(biāo)，探測(cè)范圍甚至可以達(dá)到數(shù)千公里遠(yuǎn)。

它的工作原理有點(diǎn)像蜻蜓、蒼蠅的復(fù)眼。

雷達(dá)板上規(guī)則排列了非常多微小單元，每個(gè)單元都能單獨(dú)發(fā)射和接收信號(hào)。

當(dāng)這些獨(dú)立單元發(fā)出的波同時(shí)向外傳播時(shí)，它們之間會(huì)發(fā)生波的干涉現(xiàn)象。

如果發(fā)出的波不完全同步，兩個(gè)波紋之間就會(huì)產(chǎn)生相移，這時(shí)通過(guò)計(jì)算機(jī)來(lái)控制每個(gè)單元發(fā)出的電磁波的相位差，就能讓波向著想要去的方向傳播了。

這種方式被稱(chēng)為電掃描，速度遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)雷達(dá)的機(jī)械掃描，也就是轉(zhuǎn)動(dòng)天線(xiàn)。

根據(jù)啟用的發(fā)射/接收組件數(shù)量不同，相控陣?yán)走_(dá)可分為兩種。

無(wú)源相控陣?yán)走_(dá)只有一個(gè)中央發(fā)射機(jī)和一個(gè)接收機(jī)，有源相控陣則是每個(gè)輻射器都配有一個(gè)發(fā)射/接收組件。

有源相控陣?yán)走_(dá)的性能更強(qiáng)大，成本也更高，一般討論較多的就是這一種。

開(kāi)頭提到的民用相控陣?yán)走_(dá)，正是屬于這一類(lèi)。

官方介紹，它能對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)監(jiān)測(cè)，并自動(dòng)識(shí)別進(jìn)行分類(lèi)評(píng)級(jí)，監(jiān)測(cè)視角可達(dá)±45度。

可以探測(cè)5公里內(nèi)的行人、10~15公里的車(chē)輛目標(biāo)、3公里外的無(wú)人機(jī)目標(biāo)、10~30公里的船只目標(biāo)。

像這樣兩個(gè)人一抬、一架，雷達(dá)就能安裝在戶(hù)外，雷電、雨雪等天氣都能扛住。

通信條件不好的地方也能用，帶寬要求僅為8Mbps。據(jù)說(shuō)使用難度也不高，非專(zhuān)業(yè)人員也能快速上手。

這家公司還強(qiáng)調(diào)，“TR組件、有源相控陣等核心部件均為自研，成本可控、供貨可持續(xù)保障”。

總而言之，就是印象里在航母、戰(zhàn)機(jī)上用的高端電子裝備，現(xiàn)在不僅民用了，而且使用門(mén)檻、價(jià)格都不高。

這就讓人好奇了：

相控陣怎么就白菜化到這個(gè)程度了？

關(guān)鍵還看氮化鎵

這主要和有源相控陣?yán)走_(dá)核心部件的材料發(fā)展趨勢(shì)有關(guān)。

相控陣?yán)走_(dá)的核心部件是T/R組件，它的成本占了整個(gè)雷達(dá)成本的60%左右。

進(jìn)入21世紀(jì)后，這個(gè)部件的主要材料正在從砷化鎵逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榈墸蕴岣呃走_(dá)的功率。

氮化鎵想必大家都非常熟悉了，作為第三代半導(dǎo)體材料，它憑借在高功率、高速光電元件上的優(yōu)越性能，成為了當(dāng)下討論度頗高的一種材料。

由于擁有更高的擊穿電壓，可以通過(guò)大幅提高電壓以減小電流和相應(yīng)能量損耗，相控陣?yán)走_(dá)的核心組件T/R組件用上氮化鎵后，能量利用率、功率都會(huì)大幅提升。

這樣一來(lái)，使用氮化鎵的雷達(dá)性能可以提升，散熱問(wèn)題也相對(duì)弱化。

更關(guān)鍵的是，相對(duì)于依賴(lài)進(jìn)口的砷化鎵材料，氮化鎵的成本能降低30%左右。

我國(guó)現(xiàn)在的氮化鎵產(chǎn)業(yè)鏈相對(duì)更加完整，像普通的快充充電器，用的就是這種材料。

此外，現(xiàn)在相控陣?yán)走_(dá)T/R組件的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)形式開(kāi)始從“磚塊式”發(fā)展為“瓦片式”。

“瓦片式”的好處在于，它能減少印制電路板和連接器的數(shù)量，并能通過(guò)大規(guī)模微博制造技術(shù)和封裝工藝，來(lái)降低相控陣?yán)走_(dá)的體積、重量，這也能讓成本進(jìn)一步降低。

實(shí)際上，相控陣?yán)走_(dá)民用，已經(jīng)遠(yuǎn)超我們想象，如氣象探測(cè)、水利防洪、5G通信等領(lǐng)域都有它的身影。

民用場(chǎng)景并不少

其中發(fā)展最快的當(dāng)屬氣象探測(cè)領(lǐng)域。

與傳統(tǒng)天氣雷達(dá)相比，相控陣天氣雷達(dá)的功能簡(jiǎn)直是降維性打擊。

舉個(gè)例子，北京大興機(jī)場(chǎng)使用的就正是C波段全數(shù)字有源相控陣天氣雷達(dá)。

常規(guī)天氣雷達(dá)需要6分鐘才能完成一次的11層體積掃描，該雷達(dá)只需要1分鐘就能完成。同時(shí)該雷達(dá)采用分布式發(fā)射和接收技術(shù)，可靠性由常規(guī)雷達(dá)的600小時(shí)提升至3000小時(shí)以上。

此外，該雷達(dá)全面提高了地物雜波抑制能力和抗干擾能力和自動(dòng)化探測(cè)能力，能更快、更準(zhǔn)確的的發(fā)現(xiàn)雷雨、大風(fēng)、下?lián)舯┝?、風(fēng)切變等影響航空安全的危險(xiǎn)天氣，在空管氣象危險(xiǎn)天氣監(jiān)測(cè)中可以發(fā)揮巨大作用。

除了氣象探測(cè)，去年11月，相控陣?yán)走_(dá)還首次被用在田野文物安防上。

文物大省陜西，由于古跡、遺址數(shù)量龐大且分布零散，安防一直是個(gè)大問(wèn)題。

相控陣?yán)走_(dá)由于反應(yīng)速度快、目標(biāo)更新速率高、多目標(biāo)追蹤能力強(qiáng)、分辨率高等特性，可以說(shuō)是專(zhuān)業(yè)非常對(duì)口了。

現(xiàn)在，相控陣?yán)走_(dá)已經(jīng)在麗山園、兵馬俑一號(hào)遺址坑開(kāi)展了現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試和可行性驗(yàn)證工作。

△圖源：陜西省文保院

One More Thing

這波相控陣?yán)走_(dá)的熱度，也讓人不禁想起一個(gè)曾經(jīng)流傳甚廣的笑話(huà)……

據(jù)說(shuō)毛子一噸重的相控陣?yán)走_(dá)，靜止時(shí)啟動(dòng)產(chǎn)生的高溫能把200米內(nèi)的野豬熱暈。

還有其他各種版本的……

嗯，如果是真的，也是一種防治野豬的有效辦法了（doge）。

參考鏈接：
[1]https://m.weibo.cn/status/4805932813124635
[2]https://www.sohu.com/a/501400643_100106801
[3]https://m.elecfans.com/article/1588672.html
[4]https://www.bilibili.com/video/BV1md4y1U7BD
[5]https://xw.qq.com/amphtml/20220729A02J4400
[6]https://baijiahao.baidu.com/s?id=1740221301992139719&wfr=spider&for=pc
[7]https://baijiahao.baidu.com/s?id=1715566817717352037&wfr=spider&for=pc
[8]https://zhuanlan.zhihu.com/p/349663246