據(jù)DARPA網(wǎng)站2018年1月24日報道]DARPA正在組織設(shè)立“毫米波數(shù)字陣列”(MIDAS)項目，旨在發(fā)展工作在18GHz～50GHz頻段的多波束數(shù)字相控陣技術(shù)，以加強軍事系統(tǒng)之間的安全通信能力。

越來越希望在小型移動系統(tǒng)上廣泛應(yīng)用毫米波頻帶進行通信，因為較小輻射孔徑所產(chǎn)生的窄天線波束有助于增強通信安全能力。然而，今天的毫米波系統(tǒng)被設(shè)計用于專門系統(tǒng)，并不方便使用，缺乏互操作性，因此只能應(yīng)用于最復雜的系統(tǒng)。為了擴大毫米波相控陣技術(shù)的應(yīng)用范圍，使其在美國國防部系統(tǒng)廣泛應(yīng)用，必須克服寬帶頻率覆蓋、精確波束指向、用戶發(fā)現(xiàn)和網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)等多個挑戰(zhàn)性的技術(shù)問題。目前，多波束相控陣已經(jīng)應(yīng)用，數(shù)字無線電和毫米波技術(shù)也取得了進步，如果毫米波相控陣技術(shù)被應(yīng)用于通信和網(wǎng)絡(luò)移動系統(tǒng)，意味著技術(shù)發(fā)展的地平線上將發(fā)生范式轉(zhuǎn)換。

工作于更高頻率毫米波頻段的相控陣技術(shù)，是新興5G蜂窩手機市場的一個活躍的研究領(lǐng)域。然而，商業(yè)應(yīng)用主要解決“最后一公里”問題，消費者需要給高數(shù)據(jù)吞吐量的應(yīng)用以更多的帶寬，在相對較短的距離上，在預定的頻率范圍內(nèi)，使用戶發(fā)現(xiàn)的障礙最小。與之相比，軍用系統(tǒng)處于更復雜的通信環(huán)境。而且，如今的軍事系統(tǒng)通常相隔數(shù)十英里，甚至數(shù)百英里距離，并在三維空間里以未知的方向移動。這種環(huán)境對于波束形成技術(shù)所帶來的挑戰(zhàn)，無法通過應(yīng)用現(xiàn)有的商業(yè)通信方法輕易解決。

DARPA項目經(jīng)理蒂莫西·漢考克說:“想象一下，兩架高速飛行的飛機相互運動。它們必須在空中找到彼此，以便利用定向天線波束進行通信，這就產(chǎn)生了一個非常困難的、利用商用相控陣方案無法解決的挑戰(zhàn)性問題?！?/p>

為了克服這些挑戰(zhàn)性問題，DARPA將啟動“毫米波數(shù)字陣列”(MIDAS)項目。該計劃的目標，是開發(fā)基本單元級別的數(shù)字相控陣技術(shù)，以支持下一代軍用毫米波系統(tǒng)。為了解決自適應(yīng)波束形成問題，并確保最終解決方案獲得廣泛應(yīng)用，MIDAS項目尋求創(chuàng)建一種能夠支持多波束定向通信的通用數(shù)字化陣列單元。研究的重點在于降低數(shù)字化毫米波收發(fā)器的尺寸并增強其性能，將相控陣技術(shù)應(yīng)用于移動系統(tǒng)，并將移動通信的頻段范圍提高到不那么擁擠的毫米波頻段。

在相控陣設(shè)計中，單元級別的數(shù)字波束形成技術(shù)的進步，帶來了新的多波束通信方案——同時在多個方向上接收和發(fā)送多個波束，有助于顯著減少節(jié)點發(fā)現(xiàn)時間，提高數(shù)據(jù)吞吐量。Hancock說:“雖然對下一代相控陣技術(shù)至關(guān)重要，但今天的數(shù)字波束形成技術(shù)只應(yīng)用于較低頻率，陣列天線相對于小型移動系統(tǒng)而言也太過龐大。”

毫米波技術(shù)的進步有助于將工作頻率推向更高頻帶、縮減相控陣天線陣列尺寸、將定向天線能力引入小型移動系統(tǒng)。Hancock說:“我們正在尋求MIDAS項目的研究建議，使毫米波技術(shù)和數(shù)字波束形成技術(shù)相結(jié)合，為美國軍隊提供具備安全通信能力的無線電技術(shù)。”

為了實現(xiàn)目標，MIDAS項目專注于兩個關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域。首先是硅芯片的發(fā)展，以形成陣列單元核心收發(fā)器。其次是寬帶天線、收發(fā)組件以及系統(tǒng)整體集成方法的發(fā)展，使該技術(shù)能夠被用于戰(zhàn)術(shù)系統(tǒng)之間的視距通信以及當前和新興衛(wèi)星通信等多種應(yīng)用場合。