【COFFEE】DARPA推进滤除下一代宽带阵列干扰技术研究

美国国防高级研究计划局（DARPA）已经花了几十年的时间来推进提供增强态势感知的技术，这里面也许最值得一提的是相控阵。拥有探测和监测对手运动或通信的能力为美国的军事行动提供了重大优势。例如，对于空对空作战的飞行员来说，先进的雷达能力可以说比更高的最大速度更能提供决定性的优势。

目前相控阵的领前沿是“有源电子扫描阵列”（AESA）。与它们的无源同类产品不同的是，所有的天线元件都连接到一个单一的发射器或接收器上，AESA采用了一个由数百或数千个微小天线元件组成的矩阵，每一个都有自己的发射器和接收器。这使得使用人员能够以电子方式将一束无线电波引向不同的方向，而不是物理地移动天线来指向目标。

在过去的十年中，人们对具有“全要素数字化”的宽带AESA的兴趣越来越·大。宽带AESA的用途更广，更强大，因为它们允许在不同的频率下运行，而窄带阵列则是为特定的用途和频率进行调整。“全要素数字化”架构允许AESA在数字领域进行波束成形，从而能够同时收集许多波束。然而，目前在AESA中实施宽带、“全要素数字化”接收机都需要重大的权衡。

据DARPA微系统技术办公室（MTO）项目经理本杰明·格里芬博士介绍：“宽带、‘全要素数字化’AESA对于先进雷达、电子战（EW）和通信等应用来说特别引人注目。然而，高带宽接收器通常具有有限的动态范围，这使其容易受到电子干扰。此外，每一个要素都是数字的，这使得每个要素都暴露在干扰者面前，需要在要素层面上进行过滤，留给传统过滤技术的空间非常小。”

为了解决阻碍在拥挤的射频环境中使用宽带AESA的挑战，DARPA开发了“元件级紧凑型前端滤波器”（COFFEE）项目，旨在为下一代宽带阵列开发一类新的可整合的高频射频滤波器。COFFEE滤波器技术将解决尺寸、性能和可重复性的组合问题，以便在宽带AESA的全要素上实现保护。

本杰明·格里芬说：“从本质上讲，我们希望建立可集成的滤波器，在广泛的频率范围内工作，同时也足够小，以适应相控阵的每个要素的后面。COFFEE旨在开发模拟前端的过滤器，使阵列在后端的数字处理之前更加坚固和抗干扰。”

这项研究的关键将是开发能够解决宽带AESA带宽的所有微波频率而不牺牲性能的滤波器技术。此外，目标滤波器与元件面积相比必须要小，因为随着AESA带宽的增加，用于元件级集成的可用空间明显减少。最后，为了确保一致性，COFFEE滤波器应该是可制造的，在每个阵列元件上都有可重复的性能。

研究的一个主要重点是开发新的谐振器和集成微波滤波器，以实现COFFEE的技术目标。此外，还将对紧凑的毫米波谐振器进行研究，为未来可能的可整合毫米波滤波器的工作提供新的技术方法。

COFFEE是DARPA电子复兴计划（ERI）的一部分，这是一项为期五年、投资超过15亿美元以促进美国半导体工业发展的计划。该计划涉及ERI的一部分，其重点是为5G时代及以后的通信进行革命。

DARPA计划在6月17日下午1:00至5:00（美东时间）通过Zoom举行该项目提案者日活动中，有兴趣的提案者将有机会了解更多关于“元件级紧凑型前端滤波器”（COFFEE）项目的信息。

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