Современные военные радиолокационные комплексы, системы радиоэлектронной борьбы и связи используют усилители мощности для передачи радиосигналов на большие расстояния. Рост мощности таких устройств ограничивает отвод тепла: перегрев ухудшает характеристики и мешает полностью использовать возможности перспективных полупроводниковых материалов.
Программа DARPA Thermal Reduction for Electronics through Advanced Devices and Heterogeneous Semiconductors (THREADS) объединяет разработку новых материалов, архитектур приборов и методов управления тепловым режимом ВЧ-электроники. Цель программы — существенно поднять выходную мощность без увеличения габаритов, массы и сложности систем. DARPA рассчитывает, что это может увеличить дальность обнаружения, расширить возможности средств РЭБ и линий связи, а также повысить надёжность различных оборонных платформ.
Первый этап: примерно пятикратный рост плотности мощности
Первый этап THREADS завершён успешно. Его участники продемонстрировали примерно пятикратное увеличение плотности ВЧ-мощности по сравнению с современными передовыми устройствами. По оценке DARPA, на уровне системы такой прирост соответствует примерно двукратному увеличению дальности радара и может расширить рабочую зону будущих военных комплексов. При этом участники сохранили срок службы приборов, необходимый для реального оборонного применения.
Тепло долгое время оставалось одним из основных препятствий, не позволяющих ВЧ-системам полностью раскрыть свой потенциал. Результаты первого этапа показывают, что мы можем существенно увеличить мощность без увеличения размеров системы. Это открывает путь к обнаружению на большей дальности, более эффективной радиоэлектронной борьбе и более устойчивой связи. На втором этапе мы сосредоточимся на превращении этих разработок в решения, способные дать реальный оперативный эффект.
Руководитель программы DARPA Йогендра Джоши (Yogendra Joshi), Ph.D.
На втором этапе участники повышают уровни мощности и улучшают тепловые характеристики. Одновременно DARPA начала исследование системного уровня, чтобы определить пороговые значения ВЧ-мощности, наиболее важные для нынешних и будущих военных платформ. Результаты передадут государственным организациям и подрядчикам: они должны помочь выбрать направления внедрения и ускорить переход технологий THREADS в практические разработки.
Для потенциальных партнёров по внедрению THREADS важны не только характеристики отдельных компонентов. Если более высокую выходную ВЧ-мощность удастся получить при прежних ограничениях по габаритам и массе, технология может расширить возможности радаров, систем связи и РЭБ без увеличения платформ и радикального изменения системной архитектуры.
На втором этапе DARPA продолжает работу с потенциальными партнёрами, чтобы определить области применения, где технологии THREADS могут принести наибольший эффект.