2009年，美国国防高级研究计划局（Defense Advanced Research Projects Agency，DARPA）的集成传感器结构（ISIS）项目开始论证并验证一种用于高海拔巡逻和监控的无人驾驶飞艇的可行性。从美国本土发射无人驾驶飞行器，并通过雷达技术进行高海拔地区的监控，具体功能和性能要求包括：可在海拔20 000 m以上的高空执行任务；自带的太阳能、氢能电池可持续供电10年；高于任何地对空以及空对空导弹的高度，确保其安全性和稳定性。该雷达系统采用一种UHF和X频段共形设计的大型薄膜相控阵天线，这种天线具有较低的质量面密度（2 kg/m2），因此非常适合飞艇的搭载，原理样机外形结构如图12-26所示。从图中可以看出，整个柱状气球的表面几乎全部被表贴的双频天线覆盖，通过飞艇与气球的气压差来保持天线的表面平整度。DARPA预计2020年前完成该大型双频薄膜相控阵天线的研制，其直径为50.5 m、高36 m，实现海、陆、空目标360°全方位的监测。
图12-26 数字波束形成有源天线在飞艇中的应用(www.xing528.com)
该大型薄膜相控阵天线的阵面主要由双频段薄膜天线和单片T/R组件组成，其中薄膜天线如图12-27所示。通过UHF频段微带薄膜天线和X频段微带薄膜天线的共形组阵设计实现天线双频段工作，这样不仅可以减小天线阵面占有面积和天线的质量，而且能提供高增益的天线波束；为实现双频段天线波束的扫描，该天线需要集成大量UHF频段和X频段的T/R组件。虽然当前的技术水平能够提供各类小型化T/R组件，但这些组件的封装都具有较大的质量和体积，不适用于安装在该薄膜表面上。因此该项目设计了UHF频段和X频段的单片T/R组件方案，该两款单片T/R组件都基于SiGe IC工艺集成接收链路和发射链路，芯片尺寸均小于等于5 mm×6 mm。
图12-27 UHF和X频段共形的薄膜天线
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