来源：军鹰资讯

DARPA COFFEE项目的设计理念就是开发能够在大频率范围内运行的可集成滤波器，其尺寸足够小巧，可配装在相控阵天线每个阵元后端。通过应用COFFEE项目开发的模拟前端滤波器，天线阵列后端在进行数字处理前，雷达系统的鲁棒性、抗干扰性能更强。

6月10日美国国防高级研究计划局（DARPA）在其官方网站发布消息称，美国国防高级研究计划局（DARPA）已经启动了一项名为“阵元级紧凑型射频前端滤波器”（COFFEE）项目，以解决复杂（拥塞）射频环境中宽带有源相控阵（AESA）性能下降问题。DARPA启动COFFEE项目的目的是为下一代宽带阵列研发一种新型可集成的，使阵列在后端处理数字之前更加稳健、更具抗干扰性高频射频滤波器。

拥有探测和监测对手运动或通信的能力为美国的军事行动提供了重大优势。多年来，DARPA着力研究增强态势感知相关技术，尤其是相控阵技术，以实现美军对敌探测、监视等优势能力。比如，在空对空作战过程中，先进的相控阵雷达能力可在态势感知、先敌决策等作战优势建立方面奠定优势基础。

在过去的十年中，世界主要军事强国大力发展具有“全要素数字化”的宽带“有源电子扫描阵列”（AESA）技术。宽带“有源电子扫描阵列”（AESA）允许在不同的频率下运行，而窄带阵列则是为特定的用途和频率进行调整。而“全要素数字化”架构允许AESA在数字领域进行波束成形，从而能够同时收集许多波束。然而，目前在AESA中实施宽带、“全要素数字化”接收机都需要重大的权衡。

DARPA的COFFEE滤波技术将解决尺寸、性能和可复用等问题，使宽带AESA每个阵元都能得到有效保护。COFFEE滤波器技术可在不牺牲性能的情况下处理宽带AESA的所有频率；与天线单元面积相比，滤波器尺寸更小，为单元级集成预留可用空间；可重复制造，确保配置的一致性。

有源相控阵雷达的核心组件为有源电扫阵列。与无源天线组件相比，有源相控阵雷达天线阵列由成百上千个小型收发通道（TRM）网格结构组成，每个TRM均能形成独立波束，实现不同方向的电子波束指向，无需通过机械旋转方式实现多角度扫描。

据DARPA微系统技术办公室（MTO）项目经理本杰明·格里芬介绍：“从本质上讲，我们希望建立可集成的滤波器，在广泛的频率范围内工作，同时也足够小，以适应相控阵的每个要素的后面。COFFEE旨在开发模拟前端的过滤器，使阵列在后端的数字处理之前更加坚固和抗干扰。”

随着全阵元数字化架构宽带AESA雷达技术的发展，宽带AESA雷达在不同频段上运行，具有按特定用途/特定频率需求实施功能调整的窄带雷达无法比拟的通用性、鲁棒性和灵活性。宽带数字化AESA使雷达、电子战、通信多功能化成为可能。雷达每个天线阵元的数字化结构使宽带AESA实现了数字波束形成，也使同时多波束采集成为现实。

然而，除了上述优势特性外，AESA雷达宽带、阵元数字化接收技术也面临难题。宽带接收组件动态范围有限，容易受到电子干扰。同时，每个数字化阵元均暴露于干扰环境中，需要进行阵元级滤波，因空间过小，天线阵元设计中无法集成传统滤波器件。

DARPA COFFEE项目的设计理念就是开发能够在大频率范围内运行的可集成滤波器，其尺寸足够小巧，可配装在相控阵天线每个阵元后端。通过应用COFFEE项目开发的模拟前端滤波器，天线阵列后端在进行数字处理前，雷达系统的鲁棒性、抗干扰性能更强。

这项研究的关键将是开发能够解决宽带AESA带宽的所有微波频率而不牺牲性能的滤波器技术。此外，目标滤波器与元件面积相比必须要小，因为随着AESA带宽的增加，用于元件级集成的可用空间明显减少。最后，为了确保一致性，COFFEE滤波器应该是可制造的，在每个阵列元件上都有可重复的性能。

研究的一个主要重点是开发新的谐振器和集成微波滤波器，以实现COFFEE的技术目标。此外，还将对紧凑的毫米波谐振器进行研究，为未来可能的可整合毫米波滤波器的工作提供新的技术方法。

COFFEE项目是DARPA电子复兴计划（ERI）的重要组成部分。ERI计划为期五年，投资超过15亿美元，以促进美国半导体工业发展的计划。COFFEE项目解决了ERI对5G时代及未来通信技术变革的部分关键问题。（文/ 安德列洛夫）