歼20雷达取得突破？博主解读

摘要：得益于中国山东大学团队所取得的技术进步，中国在歼20隐身战机的有源相控阵雷达上，已经采用了一种新型的半导体技术，使其探测距离增加了两倍。歼20战斗机雷达性能的提高将，大大有助于中国空军提升战斗力。

6月11日，香港《南华早报》报道，得益于中国山东大学团队所取得的技术进步，中国在歼20隐身战机的有源相控阵雷达上，已经采用了一种新型的半导体技术，使其探测距离增加了两倍。歼20战斗机雷达性能的提高将，大大有助于中国空军提升战斗力。

▲歼20

中国的歼20第5代战斗机使用的是有源相控阵雷达（AESA），探测距离原本就在300~400千米左右。而我们都知道，有源相控阵雷达之所以性能强悍，就在于使用了几百甚至几千个小型的发射和接收单元T/R组件。每一个T/R组件都可以独立运转，增强雷达的发射功率的同时，依赖非机械方式转变雷达的探测相位。因此新一代机载雷达，不必像上一代雷达那样靠物理方式转相，但代价是对微电子技术的技术水平要求非常高。

有源相控阵雷达的理论探测距离取决于基础的雷达方程，但落到实际层面上，和具体算法和材料的使用也不无关系。在基础理论公式无法被突破的情况下，材料、制造工艺等的水平就是影响雷达探测距离的关键。

▲《南华早报》标题

根据《南华早报》的介绍，目前全世界各国的有源相控阵雷达多采用氮化镓（GaN）材料制造T/R组件，比如F-35战斗机的AN/APG-81雷达、F-22的AN/APG-77雷达皆是如此。美国雷神和诺斯罗普·格鲁曼公司也在致力于研发新的材料，但是进展一直不顺利。此前美国的部分媒体曾提到，美军曾尝试持续改进GaN模块，以让F-35的雷达探测距离从约250~300公里提升至更高水平，但没有突破性进展。

中国专家团队也在做着类似的工作，但除了投入对先进数字信号处理和人工智能算法的研究外，中国并没有局限于氮化镓材料本身，而是试图使用新的材料，这才终于取得了突破。

▲AN/APG-81

碳化硅（SiC）就是中国科研团队选定的新材料，简单来说它是一种半导体材料，但独特的物理特性非常有助于提高有源相控阵雷达的性能。尤其从提升探测距离的角度上来说，用它制造的T/R组件，具有高输出功率、高热导效率、耐高温等的特性。

碳化硅的“击穿电压”非常高，约3MV/cm，相当于氮化镓材料的10倍。理论上来说，它能够承受远超氮化镓材料组建几倍的电压，而电压本身对于探测距离的影响就非常大。根据雷达方程，更高功率的发射信号能传播更远，进而增强对远距离目标的探测能力。除此之外，碳化硅制作的T/R组件高效散热能力更强，这对于现代化战机而言，意味着更持久的工作时间和在更极端的环境下，依然有持续而不衰减的性能。总的来说，碳化硅材料的应用，一是能让雷达探测更远，二是能让雷达更耐久，寿命更长。

▲歼20

然而，碳化硅材料本身也不是什么高科技，为什么美国在这种材料的有源相控阵雷达使用方面会落后于中国呢？报道中提到主要有两个方面的原因。第一，技术风险。F-35是一款联合战斗机，除了供应于美国空军、海军、海军陆战队外还有大量的海外用户。调整技术，使用一款新的雷达，外国用户未必接受，因为其中包含着不可预知的技术风险。第二，加工难度。碳化硅材料虽然具有高击穿电压和高热导效率的优势，但它的制造难度非常大，尤其是高纯度、大尺寸的碳化硅芯片，需要先进的半导体制造工艺支撑。

多年来美国的半导体成品都依赖于外部进口，本身并没有掌握先进的工艺并实现规模化生产。与之相反，中国通过20年的努力，实现了碳化硅芯片从2英寸到12英寸的规模化生产，打破了技术封锁，为其能在军工领域有所应用创造了条件。