军事技术不断推动消费产品创新

       军事电子装置需依赖于最新的技术来获得非常重要的优势，这往往涉及生与死的较量。其元器件和电路必须耐受沙漠的极限温度、海洋的盐雾以及战机的高加速威力。

       不管根源何在，这些技术通常都会极大地影响商业和消费产品。像展频通信和码分多址(CDMA)这样的技术最终从军事应用中转移到了商业应用中。因此没有理由不相信，如今的军事应用中的新技术会成为未来消费产品背后的推动力。

       通过军事计划开发新技术

       军事电子技术通常根据重大计划的要求进行开发，比如美国海军的巡洋舰现代化计划和美国陆军的未来战斗系统(FCS)计划。

       巡洋舰现代化计划的主要承包人是Lockheed Martin公司，该计划包含升级多达22个配备宙斯盾系统的现有巡洋舰。宙斯盾武器系统加入了海军最先进的计算机控制雷达系统SPY-1，也是澳大利亚、日本、韩国、挪威和西班牙用于巡洋舰的海上武器系统选择方案。

       这个计划还提供新舰。以DD(G)驱逐舰的智能火炮系统为例，它可以在100海里的距离在全球定位系统(GPS)的指导下进行开火。CG(X)巡洋舰拥有针对秘密行动而设计的船体以及在扩大的距离探测雷达散射截面(RCS)威胁的新防空雷达系统。这两条舰在设计时都降低了船员规模和工作成本。

       美国空军的组合交战概念(CEC)旨在通过结合2500平方海里范围内的船舰和飞机上的传感器信息来整合海上的海军防卫力量。美国空军和海军现在都在开发类似的网络中央系统。

       由于武装力量的所有分支都关注成本的控制，因此Lockheed Martin公司已经在寻求商用现货(COTS)技术解决方案，这是负责这个大计划的一部分工作。例如，这个主要承包商选择了Video Display公司的Aydin Displays子公司，以获得将集成到宙斯盾武器系统的作战整备检视系统中的20.1英寸COTS平板显示器。

       Honeywell Electronic Materials公司发布了用于平板显示器的新材料，旨在降低功耗和制造成本。该项目由国防先进技术研究计划署(DARPA)投资，并由美军研究实验室(ARL)和美国显示联合体(USDC，致力于推动平板显示器技术的公共/私有组织)管理。

       新材料基于薄膜晶体管，可以提高穿过显示器、同时仅吸收不到1%的光的可视光总量。该材料还实现了90%以上的平面性。它支持用于各种空运和车辆应用的轻量级和耐震的活性显示器设计。

       美国陆军的FCS计划被称为“系统中的系统”，它包含14个子系统、士兵和连接它们的安全无线网络。FCS由Boeing公司和Science Applications International Corp. (SAIC)公司管理，该计划将向下一代军队配备遥控机器人工具和武器。

       这些技术包括载人地面车辆(MGV)、无人机(UAV)和无人地面车辆(UGV)。FCS并不像现实生活中的视频游戏，它包含先进的传感器和具有高速数据和视频能力的无线网络，从而使士兵操作员与其机器人“伙伴”联系起来。

       FCS计划是一个在其整个生命期内价值为210亿美元左右的合同。该计划目前处在系统开发和示范阶段(2003～2014)，计划在2015年进行全面部署。一些正在开发中的技术已经被投放到在阿富汗和伊拉克的战场中进行测试。

       去年10月，陆军总首领George W. Casey Jr.向议会成员提供了有关一些工作的FCS技术的评论。这些技术包括几个UGV，比如由iRobot开发的PacBot战术机器人和Honeywell Aerospace的微型飞行器(MAV) UAV(图1)。
 

       海军研究实验室(NRL)的科学家们正在从事有关依赖于电子自旋而不是电荷的半导体器件的研究，从而挑战摩尔定律的性能极限。传统上，半导体器件采用流经器件结点的电荷和尺寸调整来实现器件中的更高速度和频率(参见www.electronicdesign.com网站上Drill Deeper号为17629的文章“R&D At NRL And DARPA”)。

       军事与商业机构共同努力

       DARPA是从事具备petaFLOPS(每秒千万亿个浮点操作)处理能力的计算机研究的军事和商业研究机构之一，该机构认为低温超导电子装置最终可能提供解决方案。

       通过采用多个CPU，IBM的Blue Gene/L计算机已经达到了280TFLOPS的处理性能。但是PFLOPS能力可能超过了采用在低温下保存的Josephson结点的室温电子装置的能力范围。主要由两个并联Josephson结点组成的超导量子接口装置(SQUID)对磁场的变化非常敏感，这些装置被用在美国海军潜水艇甲板上以进行水雷探测。

       去年，美国陆军的通信电子研究、开发和设计中心(CERDEC)与超导体公司Hypres签署了一份合同，Hypres公司将提供能够通过1GHz的带宽直接数字化20GHz范围内的信号的模数转换器(ADC)。

       CERDEC还对该公司进行投资，以采用低噪声超导电子装置开发用于卫星通信的混合技术数字接收器，从而降低系统噪声系数并提高卫星通信链路裕量。Hypres公司的技术基于采用可在4K下保存的铌芯片。

       今年年初，美国空军与另一家超导体公司Superconductor Technologies签署了一份合同，旨在开发基于超导的可调谐、可再配置滤波器，从而用于灵敏的RF接收器。

       最后，即使是测试装置都必须满足某些严格的要求。目前的军事测量技术趋势是采用模块化的“合成仪器”(SI)。这些仪器在软件定义硬件功能方面类似于软件定义无线电(SDR)。

       SI系统采用直接数字合成器(DDS)或者其它形式的任意波形发生器作为信号源，而不是指定采用特定的信号发生器、频谱分析仪或者功率计的测量系统。这种系统还采用上变频器来实现要求的频率覆盖，并采用通过软件控制的高速数字转换器来提供一系列要求的测量。

       Aeroflex的合成多功能自适应可再配置测试环境(SMART^E)是一个基于可再配置硬件和软件的SI测试系统(图2)。SMART^E 5000系统采用基于LAN对仪器的扩展(LXI)技术的专有合成机架和COTS模块。LXI支持大量测量接口，如LAN、PXI、Compact PCI和GPIB。
 

       该测试系统基于采用工业标准软硬件的开放架构，适用于电子战、雷达、通信和导航等领域的应用。可提供40GHz的配置。