相控陣雷達防治野豬引熱議:僅重15kg,可同時監控100個目標


沒想到,用在航母軍艦上的相控陣雷達,現在被拿來防野豬???還能配合著大疆無人機一起用。雷達一發現野豬,無人機就去驅離。覆蓋范圍從半徑5公裡到10公裡不等,可同時監控100個目標。


而且雷達隻要15kg,單人就能扛走。


好傢夥,防個野豬把“迷你”、“移動式”、“相控陣”、“蜂群”這群關鍵字給湊齊。

網友看都忍不住說:

這要給隔壁毛子饞哭。

不過話說回來,號稱是雷達之王的相控陣雷達,咋就被拿去防野豬?

軍用技術防野豬

其實原因很簡單,因為野豬太難對付。

它們經常結隊下山、進田啃食,還順帶在田裡拱幾圈,把一些莊稼作物連根禍禍,會給農戶帶來非常嚴重的損失。

但野豬同時還是國傢保護動物,除非是專門的捕殺行動,一般農戶能做的隻有驅趕。

這就不是件容易事。

因為野豬體型大、移動速度快、攻擊性強、不怕人,一般驅趕方法就是強光照射、火把、播放刺耳噪音或者修防護欄。

這些方法對人力物力的要求都很高,效果還不一定好。


基於這樣的現狀,也就不難理解為啥農民兄弟會想到把相控陣雷達用在此。

相控陣雷達全稱為相位控制電子掃描陣列雷達。

它最大的特點就是可以快速而精準地轉換波束,完成對全空域的掃描。

還能同時監測多個目標,探測范圍甚至可以達到數千公裡遠。

它的工作原理有點像蜻蜓、蒼蠅的復眼。

雷達板上規則排列非常多微小單元,每個單元都能單獨發射和接收信號。

當這些獨立單元發出的波同時向外傳播時,它們之間會發生波的幹涉現象。


如果發出的波不完全同步,兩個波紋之間就會產生相移,這時通過計算機來控制每個單元發出的電磁波的相位差,就能讓波向著想要去的方向傳播。

這種方式被稱為電掃描,速度遠高於傳統雷達的機械掃描,也就是轉動天線。


根據啟用的發射/接收組件數量不同,相控陣雷達可分為兩種。

無源相控陣雷達隻有一個中央發射機和一個接收機,有源相控陣則是每個輻射器都配有一個發射/接收組件。

有源相控陣雷達的性能更強大,成本也更高,一般討論較多的就是這一種。

開頭提到的民用相控陣雷達,正是屬於這一類。

官方介紹,它能對運動目標監測,並自動識別進行分類評級,監測視角可達±45度。


可以探測5公裡內的行人、10~15公裡的車輛目標、3公裡外的無人機目標、10~30公裡的船隻目標。


像這樣兩個人一抬、一架,雷達就能安裝在戶外,雷電、雨雪等天氣都能扛住。


通信條件不好的地方也能用,帶寬要求僅為8Mbps。據說使用難度也不高,非專業人員也能快速上手。

這傢公司還強調,“TR組件、有源相控陣等核心部件均為自研,成本可控、供貨可持續保障”。

總而言之,就是印象裡在航母、戰機上用的高端電子裝備,現在不僅民用,而且使用門檻、價格都不高。

這就讓人好奇:

相控陣怎麼就白菜化到這個程度?


關鍵還看氮化鎵

這主要和有源相控陣雷達核心部件的材料發展趨勢有關。

相控陣雷達的核心部件是T/R組件,它的成本占整個雷達成本的60%左右。

進入21世紀後,這個部件的主要材料正在從砷化鎵逐漸轉變為氮化鎵,以提高雷達的功率。

氮化鎵想必大傢都非常熟悉,作為第三代半導體材料,它憑借在高功率、高速光電元件上的優越性能,成為當下討論度頗高的一種材料。

由於擁有更高的擊穿電壓,可以通過大幅提高電壓以減小電流和相應能量損耗,相控陣雷達的核心組件T/R組件用上氮化鎵後,能量利用率、功率都會大幅提升。

這樣一來,使用氮化鎵的雷達性能可以提升,散熱問題也相對弱化。

更關鍵的是,相對於依賴進口的砷化鎵材料,氮化鎵的成本能降低30%左右。

我國現在的氮化鎵產業鏈相對更加完整,像普通的快充充電器,用的就是這種材料。

此外,現在相控陣雷達T/R組件的產品結構形式開始從“磚塊”發展為“瓦片式”。

“瓦片式”的好處在於,它能減少印制電路板和連接器的數量,並能通過大規模微博制造技術和封裝工藝,來降低相控陣雷達的體積、重量,這也能讓成本進一步降低。

實際上,相控陣雷達民用,已經遠超我們想象,如氣象探測、水利防洪、5G通信等領域都有它的身影。

民用場景並不少

其中發展最快的當屬氣象探測領域。

與傳統天氣雷達相比,相控陣天氣雷達的功能簡直是降維性打擊。

舉個例子,北京大興機場使用的就正是C波段全數字有源相控陣天氣雷達。

常規天氣雷達需要6分鐘才能完成一次的11層體積掃描,該雷達隻需要1分鐘就能完成。同時該雷達采用分佈式發射和接收技術,可靠性由常規雷達的600小時提升至3000小時以上。

此外,該雷達全面提高地物雜波抑制能力和抗幹擾能力和自動化探測能力,能更快、更準確的的發現雷雨、大風、下擊暴流、風切變等影響航空安全的危險天氣,在空管氣象危險天氣監測中可以發揮巨大作用。


除氣象探測,去年11月,相控陣雷達還首次被用在田野文物安防上。

文物大省陜西,由於古跡、遺址數量龐大且分佈零散,安防一直是個大問題。

相控陣雷達由於反應速度快、目標更新速率高、多目標追蹤能力強、分辨率高等特性,可以說是專業非常對口。

現在,相控陣雷達已經在麗山園、兵馬俑一號遺址坑開展現場測試和可行性驗證工作。


△圖源:陜西省文保院

One More Thing

這波相控陣雷達的熱度,也讓人不禁想起一個曾經流傳甚廣的瞎話……

據說毛子一噸重的相控陣雷達,靜止時啟動產生的高溫能把200米內的野豬熱暈。

還有其他各種版本的……


嗯,如果是真的,也是一種防治野豬的有效辦法(doge)。

參考鏈接:

[1]https://m.weibo.cn/status/4805932813124635

[2]https://www.sohu.com/a/501400643_100106801

[3]https://m.elecfans.com/article/1588672.html

[4]https://www.bilibili.com/video/BV1md4y1U7BD

[5]https://xw.qq.com/amphtml/20220729A02J4400

[6]https://baijiahao.baidu.com/s?id=1740221301992139719&wfr=spider&for=pc

[7]https://baijiahao.baidu.com/s?id=1715566817717352037&wfr=spider&for=pc

[8]https://zhuanlan.zhihu.com/p/349663246


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