Технология MMIC - новые перспективы

ФАР в радиолокационных станциях. Широкие перспективы для создания активных фазированных решеток открыла технология MMIC (монолитные интегральные схемы СВЧ-диапазона), которая позволяет значительно снизить стоимость производства твердотельных приемопередающих модулей. Арсенидгаллиевая основа этой технологии разработана в рамках программы DARPA. Для оснащения трех выпущенных станций THAAD было изготовлено свыше 60 тыс. модулей MMIC. При отлаженном производстве стоимость одного модуля составила менее 1000 долл. В дальнейшем планируется наладить серийное производство таких РЛС. На сегодня выпущены и приняты на вооружение три станции типа COBRA.

Большие возможности открывает технология MMIC при изготовлении ФАР для самолетных РЛС. МО США планирует оснастить активными фазированными антенными решетками бортовые РЛС 424 истребителей F-22. ФАР будет включать в себя примерно 2 тыс. элементов и приемопередающих модулей, выполненных по технологии MMIC. Этой программой предусмотрен выпуск около 1 млн. модулей. Правительство Японии намерено установить активные ФАР на истребителе FSX. Европейский консорциум немецких, французских и английских фирм ведет разработку активной ФАР с элементами, выполненными по технологии MMIC, для многофункциональной бортовой РЛС AMSAR. Шведские специалисты также разрабатывают активную ФАР с применением MMIC-технологии. Все упомянутые станции работают в Х-диапазоне волн. ФАР в спутниковых системах связи. Активные ФАР, собранные на модулях MMIC, находят применение и в спутниковых системах персональной телефонной связи. (Основные данные о модулях MMIC в спутниковых системах связи, находящихся на сегодня в процессе создания, приведены в табл.3.) Так, на каждом из 66 спутников системы Iridium установлены три антенны, направленные на Землю для панорамного обзора.

Антенна представляет собой активную ФАР L-диапазона, которая содержит примерно 100 приемопередающих модулей и коммутируемых излучающих элементов, выполненных по технологии MMIC. Общее число модулей MMIC в составе Iridium достигает почти 20 тыс. Кстати, проект Iridium - наглядный пример конверсии военных технологий. Так, технология создания космических антенн L-диапазона заимствована из программы создания РЛС космического базирования SBR, над которой работали специалисты ВВС и ВМС США. Первоначально РЛС SBR предназначалась для контроля воздушного пространства над континентальной и морской территориями США, а также предупреждения о возможном ракетном нападении вероятного противника.

Специально для этой станции был разработан MMIC-приемопередающий модуль L-диапазона массой всего 28 г, который стал основой модуля системы Iridium. РЛС не была введена в действие из-за высокой стоимости, а также в связи с прекращением политики холодной войны. Расходы на замену SBR системой Iridium составят 3,5 млрд.долл., включая стоимость запуска спутников, наземных станций и программного обеспечения.

Антенные решетки на модулях MMIC находят применение и в высокопроизводительных (со скоростью передачи данных 1 Мбит/с) цифровых коммуникационных системах, предназначенных для связи между компьютерами и для проведения видеоконференций. Пример такой системы - низкоорбитальная спутниковая система Teledesic, в состав которой предположительно войдет 840 спутников. Одна из возможных конфигураций системы Teledesic предполагает установку на одном спутнике 60 передающих ФАР с частотой 20 ГГц и 60 приемных решеток с частотой 30 ГГц. Каждая решетка будет включать в себя примерно 400 приемопередающих модулей и излучающих элементов, изготовленных по технологии MMIC. Разработчики - фирмы Microsoft и McCaw Cellular Communications - планируют использовать в системе около 40 млн. таких модулей и излучающих элементов.

Специалисты Jet Propulsion Lab разрабатывают систему речевой связи, в соответствии с концепцией которой антенную решетку планируется разместить на голове пользователя. Каждая ФАР системы будет содержать около 100 модулей MMIC и излучающих элементов. Если системой, как предполагается, будет пользоваться примерно 1 млрд. абонентов, то для ее реализации потребуется не менее 100 млрд. модулей.