电子战引领集成桅杆系统的发展

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来源：国际电子战

作者：意达不溜

经过二十多年的研发，灵活、自适应的宽带射频孔径应用于战舰的目标即将变为现实。

美海军“水面电子战改进项目”（SEWIP）Block 3工程与制造阶段的工作即将结束，目前洛马公司正在位于马里兰州巴尔的摩的设施中对两个工程研制样机进行试验。与此同时，该公司还在制造两部低速率生产系统，计划于2021年首次安装到舰只上。

作为AN/SLQ-32(V)电子战系统增量改进系列中的最新型号，SEWIP Block 3在现有AN/SLQ-32(V)6/SEWIP Block 2电子支援系统中引入了先进的电子攻击子系统，并被称为AN/SLQ-32（V）7。

SEWIP Block 3旨在为美国海军导弹驱逐舰、两栖攻击舰和航母提供能够对抗目标瞄准雷达和导弹导引头的先进电子攻击能力。在美国海军研究办公室领导下，经过二十多年的开发，该系统首次实现了使用软件使能的多功能射频架构，成为“集成桅杆”的组成部分。

集成桅杆的研发始于1999年，当时美国海军研究办公室启动了“先进多功能射频概念”（AMRFC）测试系统项目，研发并演示能够同时收发多个具有不同功能独立波形的宽带有源阵列天线架构，即利用同一套天线、信号与数据处理、信号生成与显示硬件实现雷达、电子战（包括电子支援和电子攻击）、通信功能。其目的就是验证这种架构对大幅减少单个桅杆射频孔径数量、减小雷达截面积并通过对射频功能的协同管理增强功能、提高带宽的可行性。

诺格公司负责海上电子战的副总裁MikeMeaney指出，“现在，舰上的天线太多，AMRFC是美国海军为减少舰上天线数量所进行的努力。因为天线多成本就高，而且要增强舰船的特征信号，同时还必须消除各个天线之间的冲突。”“美国海军意识到如果不做出改变，舰载天线有可能会超过100个，或许将达到150个。”

AMRFC项目旨在探索使用单一孔径能否执行多项射频任务，比如用同一孔径同时执行雷达、电子战与通信功能。该项目是对射频集成桅杆概念进行原理验证，美海军研究实验室与研制商将多功能收发阵列与通用激励器/接收机以及美国海军开发的资源分配管理器集成在一起。该测试系统工作在6～18GHz频率范围内，旨在演示雷达、电子战和通信功能实时共享波形产生器、接收机和收发分立的有源电扫相控阵天线。

2004年，美海军研究实验室将AMRFC测试系统安装在该实验室位于马里兰州的切萨皮克湾分队的基地，向海军研究与采办部门全面演示了电子支援、电子攻击、通信、雷达多功能同步运行。

通信功能演示了通过两种卫星数据链功能，测量信号与预测值仅差0.5dB。Ku波段战术通用数据链演示包括两个同步的高质量视频馈送和全双工语音通信，并对空中平台和海上平台分别进行了超过37公里和超过18公里的跟踪。雷达功能采用低功率单脉冲波形、工作频段为7-16GHz。

电子攻击功能生成了距离门拖离和多假目标对抗措施，并且成功地对4枚导弹导引头和3部目标雷达做出了响应。作为电子攻击功能的组成部分，对不同天线极化方式的演示也取得了成功。电子支援功能成功演示了每个嵌入式阵元的数字信道化接收机的性能。成功探测到包括P-3C飞机机载雷达、海军研究实验室的舰载雷达和蒂尔曼岛上导航雷达等机会辐射源。

AMRFC测试系统证实了采用通用孔径实现多功能射频是切实可行的。“它不能覆盖很宽的频率范围，也不能覆盖各种具有挑战性的信号类型，但它最终证明可以采用一个孔径同时实现电子战、雷达和通信等功能。”关键是实时资源分配。“事实上，大多数雷达大量时间都是用于侦听上，孔径除了接收信号外并没有做其它事情。这意味着在大部分时间内，孔径可以用作它用。”

“对于电子战，如果能找到一种方式来观察环境中发生了什么（电子监视），那么就可以指示一部分孔径来执行电子攻击任务。”

尽管该项目在技术上取得了成功，但技术还不够成熟，不能转换成采办项目。美海军研究办公室和海军研究实验室在2005财年设立了“多功能电子战（MFEW）未来海上能力”项目，促使关键电子战系统技术成熟并过渡到全面的工程开发上。

2005年9月，诺格公司被选定作为MFEW先进开发模型的开发商。Meaney表示，“我们当时将主要工作用于老式的SLQ-32系统上，看能否将这项技术用于舰船。”

MFEW需求由7个关键性能因素决定：频率和空间覆盖范围、灵敏度、系统响应时间（从信号探测到辐射源报告）、电磁环境要求、信号到达角测量精度、天线RCS、辐射源识别要求（包括辐射源报告虚警率）以及针对特定威胁的性能要求。此外，美海军研究办公室要求采用模块化开放式可扩展架构设计，以满足多平台的不同尺寸和工作要求，同时能在未来发展中完成增加的电子战功能，并能在资源分配管理器的实时控制下纳入一体化传感器/通信系统之系统中。

MFEW先进开发模型于2007年10月交付给切萨皮克湾分遣队，海军研究实验室将其安装在两个集装箱中，其中一个装有甲板上设备，包括嵌入复合甲板室材料部分中的干涉仪天线阵，另一个装有甲板下设备，包括操作员控制与显示器。这些被依次安装在舰船运动模拟器上。

在2008年最后一次演示中，MFEW先进开发模型演示了执行多个电子支援功能（包括高截获概率、精确测向和个体辐射源识别能力）以及这种能力与资源分配管理器和其他射频系统相集成的能力。Meaney说，“当时，我们已经在MFEW上展示了态势感知能力以及同时实现多个射频功能的能力。这就引出了‘集成桅杆’概念，也就是美国海军现在想大展宏图的地方。”

2009年10月，美国海军研究办公室正式启动了“集成桅杆”创新型海上样机项目，准备演示用于海军水面舰只的电子战、信息战和视距通信的软硬件可扩展系统。诺格公司负责开发包含多功能、多频段和多波束宽带阵列的综合多波束电子战/信息战/通信先进开发模型。

在“集成桅杆”下开发的先进开发模型测试系统体现了AMRFC和MFEW的成熟技术得到了进一步发展。该样机的主要功能包括电子攻击（C波段～毫米波频段）、电子攻击接收支援、“鹰链”和CDL-S功能、网络链路、个体辐射源识别/电子支援支持、信息战支援。次要功能是卫星通信增强。

2014年，多波束电子战/信息战/通信先进开发模型交付到海军研究实验室切萨皮克湾。2015年10月和11月进行的测试首次演示了同时执行电子战、信息战和通信功能。多波束电子战/信息战/通信先进开发模型直接支持与SEWIP Block 3相关的技术成熟。

Meaney表示，“海军研究办公室的愿景是将所有这些功能结合在一起。我们建造了超宽带孔径、资源分配管理器（LLRAM），然后演示了一系列非常复杂的同时执行任务的能力。”2019年9月，诺格公司完成了LLRAM和多波束电子战/信息战/通信先进开发模型的关键测试，演示了同时共享一个天线以执行过去需要多个专用天线完成的任务。Meaney说，“我们用LLRAM展示了同时执行许多不同的射频任务，有些任务是有史以来第一次同时执行。”

SEWIP Block 3实现了类似的多功能架构，尽管是用于电子攻击任务。Meaney进一步表示，“InTop使我们有信心提出我们的解决方案。由于我们使用了同样的开放式架构，这意味着我们可以很容易将系统用于未来的任务需求。基本上，我们有一个基于软件的、完全可重新定位的、可动态重新分配的宽带射频孔径。所以，只是编写额外的软件即可在未来增加越来越多的任务集。”

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