1月24日，DARPA公布了新的“毫米波數(shù)字陣列”（MIDAS）項(xiàng)目，該項(xiàng)目旨在研發(fā)一種運(yùn)行頻率為18~50吉赫茲的多波束數(shù)字相控陣技術(shù)，以強(qiáng)化軍事平臺(tái)之間的通信安全。

研發(fā)背景

如今，人們?cè)絹?lái)越感興趣于在小型移動(dòng)平臺(tái)上廣泛運(yùn)用毫米波頻段來(lái)進(jìn)行通信。在這種應(yīng)用場(chǎng)景中，來(lái)自小輻射孔徑的較窄天線波束可以提高通信的安全。但是，目前的毫米波系統(tǒng)易用性不足，而且是平臺(tái)專用，缺乏互操作性，因此只能在最復(fù)雜的平臺(tái)上使用。為了拓展毫米波相控陣的用途，并使之廣泛應(yīng)用于國(guó)防部的各種系統(tǒng)，必須克服許多技術(shù)挑戰(zhàn)，包括寬頻覆蓋、精確波束指向、網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)等。受益于多波束相控陣的應(yīng)用，以及數(shù)字無(wú)線電和毫米波技術(shù)的進(jìn)步，人們發(fā)展出了當(dāng)今的技術(shù)能力，而接下來(lái)，在毫米波相控陣的推動(dòng)下，通信和網(wǎng)絡(luò)化移動(dòng)平臺(tái)將迎來(lái)新的變革。

現(xiàn)有挑戰(zhàn)

 以毫米波或甚高頻（VHF）運(yùn)行的相控陣，已成為新興5G市場(chǎng)一個(gè)活躍的研究領(lǐng)域。商業(yè)應(yīng)用主要解決“最后一英里”問(wèn)題，滿足消費(fèi)者在較短距離內(nèi)獲得更多帶寬的需求。而國(guó)防部平臺(tái)需要面對(duì)更復(fù)雜的通信環(huán)境。軍事平臺(tái)通常相隔數(shù)十甚至數(shù)百海里，它們?cè)谌S空間里移動(dòng)而且方向不確定。這種應(yīng)用環(huán)境存在特殊的波束成形挑戰(zhàn)，無(wú)法通過(guò)當(dāng)前的通信方法加以解決。比如，設(shè)想兩架高速飛行并發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)的飛機(jī)，它們必須互相找到對(duì)方，然后使用定向天線波束進(jìn)行通信，這就是非常困難的挑戰(zhàn)，無(wú)法使用商業(yè)相控陣方案來(lái)解決。

項(xiàng)目目標(biāo)

 為克服上述挑戰(zhàn)，DARPA啟動(dòng)了“毫米波數(shù)字陣列”（MIDAS）項(xiàng)目。項(xiàng)目旨在研發(fā)陣元級(jí)數(shù)字相控陣技術(shù)，為國(guó)防部下一代毫米波系統(tǒng)提供支撐。為了解決波束成形問(wèn)題并確保解決方案在應(yīng)用上的廣泛性，MIDAS項(xiàng)目將尋求研制一種可推動(dòng)實(shí)現(xiàn)多波束定向通信的通用數(shù)字陣列模塊。

項(xiàng)目研究重點(diǎn)

研究重點(diǎn)是降低數(shù)字毫米波收發(fā)器的尺寸和功率，從而使相控陣技術(shù)能夠應(yīng)用于移動(dòng)平臺(tái)，并使移動(dòng)通信能夠使用不太擁擠的毫米波頻率。

陣元級(jí)數(shù)字波束成形技術(shù)的進(jìn)步正在推動(dòng)形成新的多波束通信方案（或使用多個(gè)波束同時(shí)進(jìn)行多個(gè)方向的接收和發(fā)送）。這些方案有助于大幅縮短節(jié)點(diǎn)發(fā)現(xiàn)時(shí)間，并提高網(wǎng)絡(luò)吞吐量。然而，盡管這對(duì)于下一代相控陣來(lái)說(shuō)十分關(guān)鍵，但目前的數(shù)字波束成形技術(shù)受限于較低的頻率，導(dǎo)致相應(yīng)的陣列在尺寸上因過(guò)大而無(wú)法在小型移動(dòng)平臺(tái)上使用。為了減小陣列的尺寸，毫米波技術(shù)的研究將把運(yùn)行頻率提升至更高的頻段。DARPA希望供應(yīng)商的技術(shù)提案能夠結(jié)合毫米波和數(shù)字波束成形技術(shù)的最新進(jìn)步來(lái)研制無(wú)線電，從而為美軍提供安全的通信能力。

為了實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)，MIDAS項(xiàng)目聚焦于兩個(gè)關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域：一是研發(fā)用于核心收發(fā)器的硅芯片；二是研發(fā)寬帶天線、收發(fā)組件以及系統(tǒng)集成，通過(guò)集成使該技術(shù)能夠得到廣泛的應(yīng)用，包括戰(zhàn)術(shù)平臺(tái)之間的視距內(nèi)通信，現(xiàn)有和新興的衛(wèi)星通信等。

該項(xiàng)目為期四年，分三個(gè)階段實(shí)施，已在1月23日發(fā)布跨部門公告（BAA）。