摘 要：雷达射频集成电路是一种基于现代射频技术以及半导体工艺，对射频信号进行放大、传输、变换的集成电路。应用于雷达系统的射频集成电路主要负责射频信号的收发、处理、调节等作用。随着相关技术的日趋成熟，射频集成电路历经了多种不同形态的演变与发展。本文就从现代雷达系统射频集成电路的发展与演变作为研究切入点，在此基础上，对目前应用于雷达系统的几种射频集成电路的发展成果及应用展开较为深入的探讨。
关键词：雷达；射频集成电路；发展趋势现代雷达系统在作用距离、测量以及跟踪等方面的精度上都有了更高的性能要求，同时还应具备抗干扰、通信、成像、目标识别以及气象探测等多种功能。此种性能与功能要求就意味着一套完备的现代雷达系统需要包含上万的接收与发射装置，这同时也大大提升了雷达系统的复杂性与设备制造难度。现代雷达系统在满足这些功能的基础上，还要尽可能降低成本，这也正是促成雷达系统射频集成电路研发与发展的重要原因[1]。雷达系统主要包括天线、信号（数据）处理装置、显示与控制装置、发射与接收装置等。这其中的天线、接收与发射装置都涉及了射频集成电路，以下本文就从现代雷达系统射频集成电路的发展与演变入手，展开研究，在此基础上对目前应用于雷达系统的几种常见射频集成电路的发展成果及应用展开较为深入的分析，具体如下。
一.雷达射频集成电路的发展概述
随着射频技术及数字信息技术的不断发展，应用于雷达系统的射频集成电路历经了多个结构形式的演变[2]。以应用于雷达中信号接收系统的集成电路为例，短短的三十余年就历经了三个不同形态的发展历程。由此可见，以信号接收系统为例的雷达系统其数字化发展程度不断升高，甚至在一些频段能够完全实现数字化，此种因素也使得射频集成电路逐步朝着射频混合电路、射频与数字混合集成电路的方向发展。
二.雷达系统射频集成电路的发展及应用研究
（一）射频集成SoC
此种射频集成电路是以一片单片作为基板，将射频和数字基带组成系统级集成电路，其工艺平台可为SiGe或CMOS。随着相关技术的发展，此种射频集成电路的集成度十分高，上行部分负责发射射频信号，集成了混频、功率放大以及信号生成的器件。下行部分负责射频信号的接收，集成了混频、增益、低噪声放大等多个器件。Raytheon公司（美国雷声）最新研发的X波段就采用了此种射频集成电路[3]，并在实际应用中因此种射频集成电路的性能优势，有效减少了雷达中的器件数量与所占面积，优化性能，并减少了雷达的制造成本。
（二）射频多通道集成电路
此种集成电路是一个芯片同时实现多通道集成，多通道集成电路这种射频集成电路没有射频SoC所集成的器件多，但此种集成电路采用了系统级封装技术，即是以多种工艺芯片集成的方式，实现了射频混合电路的最小化并可实现单模块电路的多通道集成。
射频多通道集成电路所采用的系统级封装技术是指同时将多个不同工艺的芯片封装在一个集成模块中，可实现不同工艺芯片以及元件的兼容，包括Si、射频、数字IC、CaAs等多种芯片，以及阻容元件、MEMS等。其中的基板材料可采用Si、液晶聚合物、LTCC以及FR4等。不同芯片的链接方式由最初的金属丝键链接发展到今天的芯片倒装以及TSV芯片叠装的形式。近年来Westinghouse公司（美国西屋）就采用系统级封装技术在F22战斗机中的雷达X波段就采用了此种集成电路，通过基于系统级封装的多通道射频集成电路的实际应用中，不但有效起到不同工艺芯片兼容的作用，同时在兼容性能可靠、稳定的基础上，大幅减少了所占面积，美国西屋在F22战斗机雷达系统中所应用的此种集成电路以LTCC为基板，其应用面积仅为32×32mm2。
（三）基于CMOS工艺的射频集成电路
传统的射频集成电路其前端采用的工艺多为GaAs、Bipolar以及BiCMOS等，这些工艺材料通常能够满足在较大功率、高速以及高温的应用要求。但此类半导体材料的加工工艺难度较大，加大了射频集成电路的加工成本。基于CMOS工艺近年来的快速发展，以此工艺制造的射频集成电路，其单位增益截止频率都可达到GaAs的性能水平，这也是基于CMOS工艺的雷达系统射频集成电路成本可能。
和以往工艺相比，基于CMOS工艺的射频集成电路存在如跨到小、噪声大以及频率特性差等问题，因此为提升射频集成电路的性能，需要在系统级上对接收系统洗头进行进一步研究，尽可能让收发通道中的无源器数量降低，同时还应研发具有高品质因数及性能的无源器件，如电容、变容管、噪声压控器等。
雷达系统数字化发展是必然趋势，应用CMOS工艺的射频集成电路能够有效实现射频技术和数字化技术的有机结合，因此随着数字化的深入发展，CMOS工艺的射频集成电路必然会形成应用趋势。
（四）3D射频集成电路
射频集成电路的发展趋势是体积更小、功能更大、成本更低，但如果采用传统的制造工艺，电路的体积越小，成本反而会提升，例如如果将65nm的制造规格缩小到30nm以下，那么在传统制造工艺下，成本会提升至少3倍。而3D射频集成电路能够通过3D互连技术，在不增加成本的基础上，以较窄的间距实现器件叠装。应用3D射频技术除了能有效减少射频集成电路的尺寸外，还可使电路满足带宽的需求，从而提升射频以及功耗性能的稳定性，从而制造出更加可靠的射频混合系统。就是一种基于3D集成的射频集成电路综合系统，包括传感阵列。射频以及CMOS数字处理等多个器件，这也是相控阵雷达系统实现阵面处理的实现方案构思。
（五）基于超宽带技术的射频集成电路
超宽带是目前雷达系统的最新发展趋势，这种雷达系统具有极为强大的穿透性能，兼容低频、宽频等的做种性能优势，能够有效观测到隐蔽性强的被测目标，且具有更强的抗干扰及目标识别能力，具有良好的前景。超宽带雷达需要以能够和超宽带对应的射频微波集成电路来满足其性能需求。Quinstar公司（美国易谱）所开发的QWL-75低噪声放大器就通过基于超宽带技术射频集成电路，使带宽能够达到75-100GHz，就能够有效满足超宽带雷达的性能需求。
三.结束语
综上所述，本文首先对雷达射频集成电路的发展进行简短概述，之后分别对射频集成SoC、射频多通道集成电路、基于CMOS工艺的射频集成电路、3D射频集成电路以及基于超宽带技术的射频集成电路等几种常见的雷达系统射频集成电路的发展与应用展开了探讨，希望能为相关人士提供些许参考作用。
参考文献
[1] 金林，刘小飞，李斌，刘明罡，高晖. 微波新技术在现代相控阵雷达中的应用与发展[J]. 微波学报，2013，Z1：8-16.
[2] 韦保林，韦雪明，徐卫林，段吉海. 环境射频能量收集技术的研究进展及应用[J]. 通信技术，2014，04：359-364.
[3] 李志远，李青坤，温殿忠. “射频集成电路设计”课程教学改革的新思路[J]. 黑龙江教育（高教研究与评估），2014，06：23-24.
作者简介：王敏平（1962-） 本科 工程师 主要从事雷达实时控制计算机方向的研究设计。
