2021年6月28日，美國《航空周刊》網(wǎng)站報道認為：當前，氮化鎵（GaN）技術(shù)在戰(zhàn)斗機雷達上的應(yīng)用蓄勢待發(fā)。氮化鎵已是5G電子設(shè)備和大型搜索雷達當前的首選半導(dǎo)體，正處于過渡到戰(zhàn)斗機火控雷達應(yīng)用的潮頭，有望使戰(zhàn)斗機火控雷達實現(xiàn)自20世紀90年代末采用有源相控陣技術(shù)以來最大的一次性能飛躍。我中心將該報道要點編譯如下，并結(jié)合我中心長期以來積累掌握的情況增加大量圖片和圖注，以反映氮化鎵有源相控陣雷達近年來的一部分進展，供讀者參考。
二十年前，從行波管到砷化鎵（GaAs）芯片的技術(shù)轉(zhuǎn)變，使有源相控陣雷達能夠被封裝到戰(zhàn)斗機狹小的機頭雷達罩中。今天，氮化鎵又為下一代戰(zhàn)斗機開辟了新的設(shè)計空間。氮化鎵技術(shù)提供強大得多的功能，目前正接近規(guī)模化應(yīng)用——先進的制造技術(shù)已提高了氮化鎵半導(dǎo)體的耐用性并降低了成本，為新一代機載相控陣引入氮化鎵單片微波集成電路芯片鋪平了道路。近期，只要能滿足換裝氮化鎵雷達的供電和冷卻要求，若干型戰(zhàn)斗機機載有源相控陣雷達的探測距離有機會提高一倍；遠期，轉(zhuǎn)向氮化鎵為新一代作戰(zhàn)飛機開辟了設(shè)計選擇。與當前戰(zhàn)斗機在機頭處沿橫截面方向安裝雷達天線不同，氮化鎵提供強大的功率附加效率（power-added efficiency）增長，可能允許在機頭更前端安裝更小的收發(fā)通道陣列，并在機體各處安裝分布式、聯(lián)網(wǎng)的多功能孔徑。
安裝在瑞典800號JAS-39D戰(zhàn)斗機試驗機機頭的氮化鎵機載有源相控陣火控雷達，由數(shù)百個氮化鎵收發(fā)通道組成的陣列全景。2020年4月28日，瑞典薩伯集團宣布，該公司已從4月8日開始，利用一架JAS-39D（序列號為800）雙座型“鷹獅”戰(zhàn)斗機試飛氮化鎵機載有源相控陣雷達。當天的試飛在瑞典林雪平機場進行，持續(xù)了90分鐘，機上的雷達成功地針對多個隨遇空中目標和一系列地面目標進行了試驗。目前，該雷達已完成包括對抗戰(zhàn)斗機目標在內(nèi)的一系列試飛。根據(jù)薩伯集團透露的消息，該陣列在一年多以前就開始了地面試驗，并且與薩伯集團2018年9月下旬出口給“未公開的美國政府客戶”的陣列基本相同。盡管薩伯集團未透露具體客戶，但與此同時美國防部宣布向薩伯集團美國公司授予一份金額820萬美元的合同，用于研究和開發(fā)“有源孔徑陣列”，以供美海軍研究辦公室和美國防部長辦公廳開展“外國比較測試計劃”使用，合同授予方是美海軍航空系統(tǒng)司令部。薩伯集團已利用另一個試驗臺對該陣列進行了飛行試驗，以支持美國的計劃并在2020年年初將該陣列交付給了客戶（瑞典薩伯集團圖片）
在法國、以色列、日本、韓國、瑞典、英國和美國的新型戰(zhàn)斗機雷達設(shè)計方案中，氮化鎵已是用于下一代作戰(zhàn)飛機最有前景的半導(dǎo)體材料。但首型配裝氮化鎵火控雷達的戰(zhàn)斗機將不會是美國的“下一代空中主宰”、英國的“暴風”、法國或德國的“未來作戰(zhàn)航空系統(tǒng)”、日本的F-X、韓國的KF-21和瑞典的JAS-39E/F“鷹獅”，它將會是美海軍陸戰(zhàn)隊老化的F/A-18A～D“大黃蜂”戰(zhàn)斗機。該型機之所以仍在服役，是因為F-35B/C隱身戰(zhàn)斗機的計劃出現(xiàn)延誤。
英國BAE系統(tǒng)公司已有的六英寸氮化鎵晶圓。2019年10月1日，該公司曾宣布正努力將美空軍開發(fā)的短柵氮化鎵半導(dǎo)體技術(shù)轉(zhuǎn)化到生產(chǎn)上。該已成功完成第一階段的工作，短柵氮化鎵半導(dǎo)體技術(shù)轉(zhuǎn)化到其先進微波產(chǎn)品（AMP）中心。具體來說，該項目將把140納米氮化鎵單片微波集成電路技術(shù)擴大到六英寸（約合15.24厘米）的晶片，并提高其制造成熟度水平，這是工藝驗證的一部分，其中包括優(yōu)化性能，確保工藝穩(wěn)定性和最大化晶片晶圓均勻性和晶圓產(chǎn)量（英國BAE系統(tǒng)公司圖片）
2021年4月下旬，美國雷神公司透露其在美海軍陸戰(zhàn)隊的F/A-18C“大黃蜂”戰(zhàn)斗機上換裝了采用氮化鎵半導(dǎo)體材料的AN/APG-79(V)4有源相控陣雷達。該公司稱，為現(xiàn)役F/A-18A～D升級有源相控陣雷達的計劃已進行了兩年，該計劃將是氮化鎵在機載火控雷達中的首次應(yīng)用。
2019年1月，雷神公司宣布其AN/APG-79(V)4有源相控陣雷達在競爭中擊敗美國諾格公司，獲得美海軍陸戰(zhàn)隊F/A-18雷達換裝合同。在競標過程中，雷神公司曾為美海軍陸戰(zhàn)隊F/A-18C試驗原位換裝AN/APG-79(V)4，如上圖所示。該雷達與F/A-18E/F配裝的AN/APG-79有90%以上的通用性。下圖為2021年4月，美國雷神技術(shù)公司為美海軍陸戰(zhàn)隊的1架F/A-18C戰(zhàn)斗機換裝采用氮化鎵技術(shù)的AN/APG-79(V)4有源相控陣雷達。兩圖對比可以發(fā)現(xiàn)，該雷達天線陣面的形狀發(fā)生了變化，表明2019年前后安裝的應(yīng)當只是用于適配的模型。美海軍陸戰(zhàn)隊目前已采購25部AN/APG-79(V)4，計劃共采購112部，其中98部裝機，分配給7個飛行中隊，每個中隊的12架飛機全部換裝；14部備用（美國雷神技術(shù)公司圖片）
雷神公司在制造氮化鎵材料方面已有十多年經(jīng)驗，并已將該技術(shù)用于“愛國者”陸基防空反導(dǎo)系統(tǒng)的新型雷達和機載“下一代干擾機”的中波段吊艙。但AN/APG-79(V)4代表了氮化鎵在戰(zhàn)斗機主要射頻傳感器中的首次應(yīng)用。按計劃，雷神公司將在2021年12月前正式向美海軍陸戰(zhàn)隊交付AN/APG-79(V)4有源相控陣雷達，供美海軍陸戰(zhàn)隊升級改造其機隊，后者已訂購25部AN/APG-79(V)4。
雷神公司早在2016年3月就展示了改用氮化鎵技術(shù)的“愛國者”防空反導(dǎo)系統(tǒng)AN/MPQ-65雷達，如上圖所示。截至2019年10月17日，該公司已為17個國家和地區(qū)制造了240部“愛國者”系統(tǒng)的雷達。在“愛國者”系統(tǒng)新一代“低層防空反導(dǎo)傳感器”（LTAMDS）發(fā)展中，美陸軍全面采用了快速采辦。一是利用中間層級采辦推行快速原型化，為此美陸軍直接舉辦了解決方案原型樣機外場演示驗證競賽活動，雷神、洛馬和諾格團隊均在2019年5月參加了該演示活動，隨后雷神公司才在2019年7月提交了自己的標書。二是美陸軍還利用“其他交易協(xié)議”（OTA）與雷神公司簽訂采購6套生產(chǎn)代表型系統(tǒng)的合同。雷神公司“低層防空反導(dǎo)傳感器”首批6套生產(chǎn)代表型系統(tǒng)的單價高達6000萬美元左右，但我們認為：這對于初期系統(tǒng)來說屬于正常現(xiàn)象，隨著生產(chǎn)規(guī)模擴大、工藝穩(wěn)定成熟，后續(xù)生產(chǎn)型系統(tǒng)的單價將會大幅降低（美國雷神技術(shù)公司圖片）
AN/APG-79(V)4是美海軍F/A-18E/F“超級大黃蜂”戰(zhàn)斗機配裝的AN/APG-79有源相控陣雷達的縮小版本。雷達探測距離是孔徑大小和發(fā)射功率的正相關(guān)函數(shù)，盡管AN/APG-79(V)4的陣列尺寸小于AN/APG-79，但由于應(yīng)用效率比砷化鎵高得多的氮化鎵半導(dǎo)體，它將使F/A-18A～D獲得與當前F/A-18E/F類似的雷達探測能力。
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