現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)離不開(kāi)電磁頻譜的使用，制電磁權(quán)已經(jīng)成為敵我雙方爭(zhēng)奪的一個(gè)新的“制高點(diǎn)。隨著海上作戰(zhàn)樣式的不斷更新和變化，水面艦艇對(duì)預(yù)警探測(cè)、通信導(dǎo)航和電子對(duì)抗等功能的需求越來(lái)越多，這給其上層建筑的設(shè)計(jì)帶來(lái)巨大挑戰(zhàn)。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)，上世紀(jì)90年代開(kāi)始服役的阿利·伯克級(jí)導(dǎo)彈驅(qū)逐艦比80年代服役的查爾斯·F·亞當(dāng)斯級(jí)導(dǎo)彈驅(qū)逐艦天線數(shù)量增加了 86%，而對(duì)于航母和其他作戰(zhàn)平臺(tái)的天線增加的更多。

盡管天線數(shù)量的增加是能力增強(qiáng)的結(jié)果，但它也會(huì)帶來(lái)電磁兼容、維修成本高和影響艦船隱身性等問(wèn)題。為此，從上世紀(jì)90 年代開(kāi)始，美國(guó)海軍多年來(lái)一直致力于解決這些問(wèn)題，迭代推進(jìn)了一系列的項(xiàng)目，從最初的先進(jìn)多功能射頻系統(tǒng)概念（AMRFS/C）到多功能電子戰(zhàn)（MFEW），以及之后的集成上層建筑（In Top）等項(xiàng)目。

從AMRFS到AMRFC

20 世紀(jì) 90 年代，科研人員對(duì)使用電磁波通過(guò)單個(gè)天線和處理設(shè)備操作雷達(dá)、無(wú)線電通信和電子戰(zhàn)設(shè)備的概念進(jìn)行了具體研究。這些都是作為單獨(dú)設(shè)備開(kāi)發(fā)的，但是將多個(gè)功能集成到單個(gè)設(shè)備中并不容易。因?yàn)樾枰獙l(fā)射連續(xù)波（CW）信號(hào)的通信和電子攻擊（EA）、發(fā)射脈沖信號(hào)的搜索雷達(dá)，以及對(duì)反艦導(dǎo)彈無(wú)線電導(dǎo)引頭的輻射發(fā)出告警信號(hào)的電子戰(zhàn)支持（ES）裝置集成到單個(gè)系統(tǒng)中。

1996年，美國(guó)海軍研究辦公室啟動(dòng)了先進(jìn)多功能射頻系統(tǒng)（AMRFS）項(xiàng)目。該項(xiàng)目旨在解決美國(guó)海軍在增加艦船頂部射頻（RF）功能/數(shù)量方面面臨的嚴(yán)重技術(shù)挑戰(zhàn)。項(xiàng)目涉及的先進(jìn)技術(shù)包括有源天線系統(tǒng)、寬帶固態(tài)微波單片集成電路（MMIC）放大器、小型寬帶射頻組件（輻射元件、濾波器、隔離器）、寬帶數(shù)字和光子波束形成器，以及實(shí)時(shí)多個(gè)同時(shí)RF功能控制（頻率、陣列孔徑、波束空間和時(shí)間線的管理）。

AMRFS天線陣列如下圖所示，其中發(fā)射陣列由可動(dòng)態(tài)配置的子陣組合的發(fā)射陣列組成，它被分割來(lái)構(gòu)成多個(gè)瞬時(shí)發(fā)射波束，圖中發(fā)射陣列的4 個(gè)部分由于目前在功率放大器還不能同時(shí)放大一個(gè)以上的信號(hào)，因此每個(gè)發(fā)射子陣只能一次用于一種功能。然而，對(duì)于接收陣列，在一個(gè)子陣中可存在一個(gè)以上的信號(hào)，整個(gè)或部分接收陣列可基于功能的增益和帶寬要求，通過(guò)分割的陣列尺寸同時(shí)用于多個(gè)功能。

由于此時(shí)的移相器瞬時(shí)帶寬只有200MHz，很難滿足瞬時(shí)帶寬400MHz的要求，為此波束形成項(xiàng)目采用當(dāng)時(shí)研究正熱的光波束形成，光波束形成采用如下圖所示的光纖色散棱鏡的方案。

DAVID C.WU1974年加入海軍研究實(shí)驗(yàn)室戰(zhàn)術(shù)電子戰(zhàn)處，他擔(dān)任本項(xiàng)目高波段多功能發(fā)射系統(tǒng)和低波段多功能傳輸系統(tǒng)項(xiàng)目的負(fù)責(zé)人，用他背后的展板可以看到AMRFS的相關(guān)光波束形成的PPT。光波束形成是一種非常有潛力的技術(shù)，但隨著電子元器件的發(fā)展，寬帶ADC、DAC以及高速數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的發(fā)展，在美國(guó)海軍后續(xù)項(xiàng)目的研究中，光波束形成貌似逐漸被數(shù)字波束形成所取代。

AMRFS采用收發(fā)分置，并將1GHz~20GHz 頻率分割成兩個(gè)頻段，低頻段(1GHz~5GHz)和高頻段(4GHz~18GHz)。具體如圖所示。

1999年7月在佛羅里達(dá)州埃格林空軍基地，AMRFS使用 NP-3D 作為模擬目標(biāo)，在改裝的 R/V Lauren（一艘退役炮艦 USS Douglas (PG 100)）船上僅安裝發(fā)射陣列進(jìn)行了海上試驗(yàn)，對(duì)AMRFS的多功能能力進(jìn)行演示。AMRFS的發(fā)射陣列示意圖如下。

1998年，AMRFS合并到先進(jìn)多功能射頻概念（AMRFC）項(xiàng)目，并于2001年進(jìn)行了一系列測(cè)試。AMRFC 是一個(gè)原型，旨在演示集成雷達(dá)、通信和電子戰(zhàn) (EW) 功能的系統(tǒng)。該測(cè)試臺(tái)安裝在美國(guó)馬里蘭州切薩皮克灣西海岸的一個(gè)測(cè)試設(shè)施（NRL切薩皮克灣支隊(duì)（CBD））。它使用 6-18 GHz（C-Ku 頻段）并具有用于傳輸和接收的獨(dú)立陣列天線。

發(fā)射天線為1024陣元陣列天線，由4個(gè)256陣元子陣組成，通過(guò)分配每個(gè)子陣，可以同時(shí)形成最多4個(gè)波束。每個(gè)最多可分配 4 個(gè) EA、通信和雷達(dá)信號(hào)，并且按時(shí)間分割最多可輸出 8 個(gè) EA 信號(hào)。接收天線工作在6至18 GHz的頻率范圍內(nèi)，由1152個(gè)單元組成，其中128單元子陣列以3×3排列，以及用于ES的9單元無(wú)線電干涉儀。

EW功能假定為干擾反艦導(dǎo)彈等的導(dǎo)引頭，試驗(yàn)中演示了ES和EA與其他功能并行的交戰(zhàn)。通信功能支持X/Ku頻段CDL/TCDL視距通信、X頻段DSCS衛(wèi)星通信、Ku頻段商業(yè)衛(wèi)星通信。盡管由于無(wú)線電發(fā)射限制，我們無(wú)法在測(cè)試臺(tái)上展示全部性能，但該陣列似乎已經(jīng)在兩個(gè)鏈路上展示了操作。它還可用作使用一個(gè)發(fā)射子陣列和一個(gè)接收通道的 FMCW 雷達(dá)，用于水面目標(biāo)檢測(cè)。

在AMRFC的開(kāi)發(fā)中，隨著支持寬帶和多功能的硬件的發(fā)展，負(fù)責(zé)為每個(gè)功能適當(dāng)分配資源的RAM（資源分配管理器）也很重要。由于單個(gè)天線系統(tǒng)承載多種功能，因此有必要整理出因操作員輸入而產(chǎn)生的每個(gè)功能的沖突資源需求。AMRFC 開(kāi)發(fā)的 RAM 成為后續(xù)多功能天線系統(tǒng)的基礎(chǔ)。

在同一時(shí)期（1990年代至2000年代），AN/SLY-2 AIEWS（先進(jìn)綜合電子戰(zhàn)系統(tǒng)）被開(kāi)發(fā)，用于取代SLQ-32。AIEWS分為Increment 1和2, Inc. 1僅限于ES, Inc. 2計(jì)劃增加EA功能。計(jì)劃采用二維陣列天線來(lái)提高探測(cè)精度和更新速率，并與艦上作戰(zhàn)系統(tǒng)高度集成。AMRFC 和 AIEWS 都計(jì)劃使用 GaAs MMIC技術(shù)。

多功能電子戰(zhàn)（MFEW）

盡管AMRFC在技術(shù)開(kāi)發(fā)方面取得了相當(dāng)大的成功，但它并沒(méi)有立即安裝部署到戰(zhàn)斗中的艦艇上。2004年，美國(guó)海軍決定開(kāi)發(fā)現(xiàn)有AMRFC的版本2（也即MFEW），該計(jì)劃于2005財(cái)年啟動(dòng)。這樣做是為了將技術(shù)轉(zhuǎn)移到 SLQ-32 SEWIP 和 Zumwalt 級(jí)電子戰(zhàn)設(shè)備中，然后是 DD(X) 。另外，當(dāng)時(shí)SLQ-32已經(jīng)裝備了30年，并且由于上述AIEWS被取消，啟動(dòng)了SEWIP（水面電子戰(zhàn)改進(jìn)計(jì)劃）來(lái)應(yīng)對(duì)新的威脅。

MFEW 設(shè)計(jì)為與 AMRFC中開(kāi)發(fā)的 RAM 結(jié)合使用，并且由于它旨在部署到 SEWIP，因此可以與作為已開(kāi)發(fā)的 SEWIP Block 1 ESE 開(kāi)發(fā)的處理設(shè)備進(jìn)行比擬。

開(kāi)發(fā)的高級(jí)開(kāi)發(fā)模型（ADM）是基于集裝箱的底盤(pán)，于2007年10月交付。交付后，將其放置在 NRL CBD 的 AMRFC 上并放置在模擬同一區(qū)域船舶運(yùn)動(dòng)的模擬器上進(jìn)行測(cè)試。此后，在2008年夏天，它被安裝在康斯托克號(hào)航空母艦（ LSD 45）上，參加了環(huán)太平洋軍演，MFEW 開(kāi)發(fā)的技術(shù)現(xiàn)已應(yīng)用到 SEWIP Block 2，安裝到許多美國(guó)海軍水面作戰(zhàn)艦艇上。

InTop INP 和 EW/IO/Comm ADM

2008年，在MFEW完成演示驗(yàn)證后，美國(guó)海軍開(kāi)始了InTop（集成上層建筑）項(xiàng)目，項(xiàng)目旨在開(kāi)發(fā)在船上安裝多功能射頻系統(tǒng)的技術(shù)計(jì)劃，而不是安裝多個(gè)單功能船載射頻系統(tǒng)的傳統(tǒng)方法。最初被稱為INP（創(chuàng)新海軍原型），這是一個(gè)旨在開(kāi)發(fā)尚未明確表示但預(yù)計(jì)將受到軍方要求的創(chuàng)新原型的框架。InTop INP 開(kāi)發(fā)了多種 ADM 作為具體原型。這些原型之一是 EW/IO/Comm ADM。

EW/IO/Comm ADM，顧名思義，是一個(gè)具有電子戰(zhàn)、信息作戰(zhàn)和視距通信功能的多功能射頻系統(tǒng)，也是SEWIP Block 3技術(shù)評(píng)估的原型。設(shè)計(jì)于 2010 年開(kāi)始，最遲可能在 2014 年 7 月進(jìn)行基于場(chǎng)景的測(cè)試。ADM與 AMRFC 和 MFEW聯(lián)合工作。 下圖是一個(gè)非常有意思的圖。安裝在 NRL CBD 的 EW/IO/Comm ADM（左）、MFEW（右上）、AMRFC V1（右下）。

發(fā)射和接收天線分置，各有兩個(gè)天線陣列，每個(gè)象限共四個(gè)天線陣列，工作在C頻段至毫米波頻段?？紤]到AMRFC 為6-18GHz，即C-Ku頻段，相應(yīng)的頻率特別是在高頻側(cè)得到了擴(kuò)展。這同時(shí)與美國(guó)海軍電子戰(zhàn)裝備發(fā)展的技術(shù)趨勢(shì)不謀而合。美國(guó)海軍主要為第七艦隊(duì)開(kāi)發(fā)了AN/SLQ-59作為TEWM（可移動(dòng)電子戰(zhàn)模塊），因?yàn)閾?dān)心提供EA能力的SEWIP Block 3的部署會(huì)因敵方技術(shù)發(fā)展而延遲。有提到這是為了對(duì)付東方大國(guó)的YJ-18等反艦導(dǎo)彈的毫米波導(dǎo)引頭。

根據(jù)相關(guān)資料，EW/IO/Comm ADM 和 SEWIP Block 3 工作在 X 頻段、X-K 頻段。反艦導(dǎo)彈，以及近年來(lái)越來(lái)越多使用的較短波長(zhǎng)，因此需要將電子戰(zhàn)設(shè)備更新到毫米波波段。

InTop 之后

InTop INP于2015財(cái)年暫時(shí)終止（部分未完成的工作結(jié)轉(zhuǎn)至下一財(cái)年），這些成果新結(jié)轉(zhuǎn)至EMC2 INP。下圖中的 IO/Comm/EW 不是由 InTop 的 ADM 開(kāi)發(fā)的，而是由 EMC2 以 LowRIDR 的項(xiàng)目開(kāi)發(fā)的。LowRIDR 是 HF~C 頻段的多功能射頻系統(tǒng)，可與 EW/IO/Comm ADM 協(xié)同。它還旨在優(yōu)化和利用基于 InTop 開(kāi)發(fā)的 RAM 的電子戰(zhàn)、信息作戰(zhàn)、通信和雷達(dá)功能。

下圖中，這一系列研究開(kāi)發(fā)的幾個(gè) ADM 在 NRL CBD 中靠的非常近，具體如下圖。