航空航天多功能集成設計的挑戰(zhàn)及應對方法

　　下一代航空航天與防務系統(tǒng)設計工程師正被推進到開發(fā)技術先進、高度可配置系統(tǒng)的階段，需要整合各種不同的功能和需求，集成以前通過獨立系統(tǒng)實現(xiàn)的功能。顯 然，這樣做的好處是可以減少任務平臺需要支持的子系統(tǒng)數(shù)量，降低整體尺寸、重量和功耗（SWaP），但由于還需要進一步支持認知和實時配置，其挑戰(zhàn)可謂令 人怯步。然而，新一代高性能、寬帶器件為該挑戰(zhàn)提供了潛在解決方案，不僅支持各系統(tǒng)要求的高性能水平，而且工作范圍又非常寬，足以應對多功能挑戰(zhàn)。

　　許多此類未來系統(tǒng)的終極目標是實現(xiàn)完全由軟件確定的架構，以便能夠動態(tài)改變、在現(xiàn)場更新或在工廠配置實施方案和工作模式，無需或只需非常少的硬件更改。挑戰(zhàn)在于支持系統(tǒng)可能需要實現(xiàn)的工作模式的超集，這要求底層單一硬件能夠滿足所有可能需要的工作模式的技術規(guī)格。

　　在尋求合并功能的防務領域，此類系統(tǒng)的一個例子是雷達和通信平臺。許多情況下，這些系統(tǒng)需要支持多種傳統(tǒng)工作模式，但也在開始整合電子戰(zhàn)功能。雷達系統(tǒng)除多模式雷達外，還希望支持電子支援措施（ESM）；通信系統(tǒng)除多波形通信外，還希望實現(xiàn)信號情報（SIGINT）功能。

　　在這兩個例子中，系統(tǒng)均希望整合寬帶和窄帶功能，而這些功能在線性度、動態(tài)范圍和其他要求方面通常大相徑庭。 如果技術規(guī)格沒有商量的余地，為了達成首要目標，設計人員可能不得不在功耗或尺寸上作出讓步。 例如，考慮一個X波段雷達系統(tǒng)和一個電子情報系統(tǒng)（ELINT）。 雷達系統(tǒng)的工作頻率范圍通常相對較窄，典型值是8 GHz到12 GHz頻段內(nèi)的數(shù)百MHz。相比之下，ELINT系統(tǒng)的工作頻率范圍通常是2 GHz到18 GHz，涵蓋所有S、C和X波段。如果假設這兩個實現(xiàn)方案的尺寸必須相同，那么可能需要在性能上作出讓步以支持ELINT系統(tǒng)更寬的頻率范圍和覆蓋。對于 本例，通?？梢杂眯盘栨湹木€性度或功耗來換取帶寬。

　　若將相同的理念運用于器件層面，則會觀察到同樣的問題。對于寬帶系統(tǒng)，器件至少有一個方面的性能會受到影響，例如線性度、噪聲性能或功耗等。下面的表1顯 示了集成壓控振蕩器（VCO）的寬帶和窄帶鎖相環(huán)（PLL）的典型性能折中。 可以看到，窄帶器件具有更好的典型相位噪聲、品質(zhì)因數(shù)和功耗性能，但顯然這是以犧牲靈活性為代價來獲得的。