主动相控阵（AESA）雷达如今正发挥着日益关键的作用。在现代测试和训练靶场中，它们也是至关重要的工具，能让研究人员针对现实世界威胁的逼真模拟进行训练。

　　为了加速这些系统的现代化进程，佐治亚理工学院的研究人员研发出了一种新型、完全集成的紧凑型X波段极化分集主动相控阵测试平台，名为XPAT。该系统是为机载和地基主动相控阵应用而开发的，这类应用需要可重构的软件定义射频孔径，以满足各种需求和任务设定。

　　目前，XPAT系统正在佐治亚理工学院的天线测试场进行测试。它由8个T/R组件、液冷制冷板（经优化以减小高功率放大器之间的热梯度）、电源/控制设备、用于改善通道间隔离度的电磁干扰屏蔽盖以及64个天线单元组成。该系统采用模块化设计，可用于任何平面尺寸和形状的阵列，并且通过采用防误插接口实现电源、控制、冷却和射频连接，便于组装和维护。

　　XPAT系统旨在填补该学院雷达产品组合中的一项空白，为集成具有极化控制功能的高功率数字相控阵架构开辟道路。对于特定应用，与早期的无源相控阵相比，XPAT具备更广泛的功能。

　　佐治亚理工学院高级研究工程师、该项目负责人、马克斯韦尔·坦南鲍姆表示：“XPAT 最终可能会取代现有的测试设备，它不仅能提供更多功能，还具备应对未来场景的灵活性，甚至可能适用于我们目前还未知的系统。XPAT在许多前瞻性应用中都能发挥作用。”

　　XPAT采用可扩展的孔径设计，便于组装和维护，并且能均匀分配冷却液，实现有效的热管理。由于采用了可现场更换的子阵列设计，XPAT的可靠性达到了最大化，系统停机时间也有所减少。

　　坦南鲍姆说：“主动相控阵基本上将发射机、接收机与移相电子扫描天线结合在一起。每个元件都内置了发射机和接收机。这意味着系统不存在单点故障，能够实现平稳降级。”

　　根据系统尺寸的不同，由模块化单元构建的系统能够承受某些组件的损坏。坦南鲍姆补充道：“根据系统的大小，即使损坏了几个元件，系统仍然能够在规格范围内正常运行。但所有设备都有平均故障间隔时间，因此我们在设计时充分考虑了可维护性。例如，更换子阵列时，只需松开几个紧固件，断开无液冷的快速插拔接头即可。”

　　坦南鲍姆表示：“我们在此进行了大量前瞻性思考，不仅考虑如何让它在实验室的工作台上正常运行，还考虑了它在实地将如何组装和使用。这项工作借鉴了早期天线项目的许多经验教训以及试用者的反馈。”

　　该系统的高功率运行需要稳健的热管理方法，即使用一系列制冷板对电子元件进行均匀冷却。研究人员采用先进的增材制造技术制造制冷板，然后对其进行机械加工，为所有元件留出安装空间。该学院已为这项技术申请专利。

　　由于XPAT的开发考虑到了潜在机载应用所需的更大视野，因此空间利用需求在很大程度上决定了设计方向。该项目机械设计团队负责人、佐治亚理工学院高级研究工程师丹特·迪梅尼奇说：“我们不仅要避开制冷板中的流体通道，还要避开集成印刷电路板上的所有元件。我们已经研制了多个运行在较低频率的大型系统，但在X波段，其规模和空间限制更具挑战性。”

　　虽然XPAT设计用于在X波段频率下工作，但佐治亚理工学院也在研发能够在更宽频率范围内运行的设计方案，以便潜在地适配具有不同性能要求的多种系统。

　　对于训练靶场使用的大型模拟器，可组合150至200个模块。小型系统则可由50至60个模块构建而成。该系统具有模块化特性，每个模块都有自己的收发元件，因此孔径大小可以灵活调整。

　　坦南鲍姆补充说：“这种构建模块设计兼具可扩展性和模块化特点。只要有足够的电力和冷却支持，就可以基于这个构建模块制造任意尺寸的天线。用于很多潜在的应用场景。”（航柯）