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什么叫中国制造?老美2亿美元的相控雷达,被国产厂家干到了45块


发布时间:

2024-07-19

1在1993年3月25日,一艘名为金刚号的新一代日本驱逐舰正式服役,其强大的性能让全世界瞩目,尤其是对岸的东方大国。这艘满载排水量9485吨的战略驱逐舰最大的亮点就是装备了美国最新一代的水面舰艇作战系统-宙斯盾。宙斯盾系统的标志性特征是在舰岛的四方向安装有四块相控…

在1993年3月25日,一艘名为金刚号的新一代日本驱逐舰正式服役,其强大的性能让全世界瞩目,尤其是对岸的东方大国。这艘满载排水量9485吨的战略驱逐舰最大的亮点就是装备了美国最新一代的水面舰艇作战系统-宙斯盾。宙斯盾系统的标志性特征是在舰岛的四方向安装有四块相控阵雷达,每块阵列由140套模组构成,每套模组下又有32具信号单元,其强大的侦测能力可以达到325公里的距离,同时跟踪监测200多个目标。

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然而,这样先进的雷达技术并非遥不可及。2022年11月,中国的大疆公司在最新发布的T50农业无人机上,就搭载了两套有源相控阵雷达这个曾经被用来追踪舰艇和导弹的探测技术,现在被用来辅助测绘地形和障碍物,确保机器能够智能避障。这款农业无人机的旗舰版售价仅为6万元。更有雷达厂家推出了农用雷达阵列,用于帮助农户防止野猪的破坏,或是帮助牧民智慧放牧,这种小型的相控雷达价格更是低至45元。



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从曾经价值2亿美元的宙斯盾系统,到如今只需45元的农用雷达,中国究竟是如何实现这一跨越的呢?这个问题,值得我们深入思考。


在探讨我国如何突破雷达技术封锁之前,让我们先来了解一下雷达的基本分类。雷达主要分为三种类型:传统雷达、无源相控阵雷达和有源相控阵雷达。


传统雷达,也就是我们在电视或游戏中常见的那种不停旋转的雷达,其发射的电磁波角度较小,因此盲区也相对较大。为了扩大探测范围,这种雷达需要安装在舵机上,通过转动来扩大探测面积。


而无源相控阵雷达,是美国在1969年研制出来的。它实际上是将数百个传统雷达集合到一个阵列中,通过波导的形式来调整发射功率和范围,从而实现更大范围内的监控、更快的响应速度和更高的追踪精度。


再进一步,就是有源相控阵雷达。与无源相控雷达不同的是,有源相控雷达每个单元都有独立的接收发射装置,以及控制信号发射方向的移相器。简单理解,无源相控就像是一个一键打开你家所有灯的开关,而有源相控则能够做到单独控制某个灯泡。这也使得有源相控相较于无源相控,能够更为便捷地调整探测范围,跟踪更多的目标。



我国对相控阵雷达技术的研究,最早可以追溯到1964年的640工程。经过不懈努力,1977年11月,我国成功研制出国内首个陆基相控阵7010雷达,实现了在相控雷达技术上的零突破。


然而,令人遗憾的是,陆基相控雷达在研制成功后就立马结案,没有继续往小型化、舰艇化的方向探索。直到南海局势紧张后,舰载相控雷达才重新开始立项研究。


仅仅用了六年时间,我国就在2003年完成了舰载346型相控阵雷达的研制工作。而且,346型雷达属于有源相控,领先于日本金刚号上的无源相控整整一个代际。


2014年,我国又研制出更先进的346A型相控雷达,其性能远超过美国现役的宙斯盾雷达。这一突破,无疑彰显出我国在雷达技术上的实力和地位。


至此,在短短17年内,中国在相控阵雷达上完成了赶超,领跑世界。


然而,尽管技术上是领先了,但仍然不能改变相控雷达极其高昂的成本,2019年时,美国向日本出售了两套陆基宙斯盾系统,整体售价将近140亿人民币,这也是相控雷达恐怖成本的代名词。


但最近这两年,中国一不小心把相控雷达搞成了白菜价....


相控阵雷达的成本高昂,主要由于其核心部件T/R组件的特殊要求。这个组件不仅要处理信号的发送和接收,还必须能够过滤干扰信号、增强回波信号以及调整射频方向,这就要求它由性能极为出色的半导体材料制成。在有源相控雷达中,砷化镓和氮化镓晶体管元件是普遍的选择,而近年来,氮化镓的国产化进程取得了显著进展。


2017年,国内氮化镓领域的创新企业英诺赛科克服了氮化镓薄膜在高温下冷却易裂的技术难题,并启动了8英寸级硅基氮化镓生产线。作为全球首个采用8英寸晶圆生产氮化镓的厂商,英诺赛科在产量上比同行高出80%,这一突破为氮化镓技术的应用提供了广阔的可能性。


氮化镓技术的成熟迅速在光电器件、电子设备等领域找到了应用场景。消费者可能最有感触的是手机充电速度的显著提升,这得益于以氮化镓元器件为核心的快充设备的普及。这些设备使得原本需要几个小时的充电时间缩短至十几二十分钟。


在民用需求的推动下,众多厂商纷纷投入到氮化镓产品的生产中,这进一步降低了氮化镓的价格。与此同时,在国内科技企业突破国外技术封锁的背景下,中电科13所和55所联合研发的氮化镓射频芯片成功问世,这使得有源相控雷达能够采用更低成本的氮化镓材料进行生产。


因此,氮化镓成本的降低不仅推动了相控雷达成本的下降,也加速了相控雷达技术从军用向民用的转变。到了2020年8月,北京大兴机场成为了全球首个在民用机场中使用相控雷达的实例,采用了最新的C波段有源相控阵雷达系统,标志着氮化镓技术在民用领域迈出了重要的一步。


去年三月,湖北某座寺庙因装上相控阵雷达而在网上爆火,后来还是气象局的工作人员出来认领,表示这个雷达是用来监测天气的,有网友对此调侃到:气象局的前身叫中央军委气象局。


不知道这个相控阵雷达的成本,什么时候能够低到取代车载激光雷达,在保证安全的情况下,如此强大的路况探测功能,不失为国产厂商们在自动驾驶领域弯道超车的一种好办法。


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