引言

隨著雷達探測理論與技術的發展，超寬帶雷達生命探測儀已普遍應用于災害搜救、反恐治安、醫療監測等場景[1-3]。與一般的聲學、光學探測設備相比，此新型探測儀發射的電磁波可以穿透墻壁、廢墟等遮蔽物，對屏障后方的人體呼吸、運動目標進行實時探測和跟蹤。為了在復雜環境中提高雷達對生命體目標的檢測能力和檢出率，當前學界已在相關領域投入了大量研究。在文獻[4-5]的研究中，新型的發射信號設計提供了更高的信噪比；在文獻[6-7]的研究中，多輸入多輸出(MIMO)技術使用真實孔徑和多個收發單元組合，提供了較高的分辨率、高雜波抑制能力和多維成像能力；在文獻[8-9]的研究中，組網式技術通過多個觀測點探測，有效提升了系統信噪比。

可以看出，為了獲得更好的探測能力，學界對雷達系統的性能需求越來越高，其硬件、軟件系統趨于復雜化，這導致雷達設備過于臃腫，往往整套系統重量達數十千克，需要多個協作單元完成探測。以災后救援應用為例，現場大型器械電磁干擾較強，廢墟殘垣較多，大型雷達部署困難、機動性較差，多部件單元導致可靠性下降。綜上，雷達小型化、高功率密度設計和復雜場景適應性是當前相關領域的研究熱點。

在半導體特征尺寸走向28 nm以后，通用處理器性能提升持續減緩，半導體制程突破困難重重，且先進工藝缺陷較高，商業化產品良率偏低，導致晶體管單價難以下降。從經濟學角度來看，在后摩爾時代繼續追求集成電路特征尺寸微縮難以為繼[10]。對此，當前學界在半導體技術的新器件、新工藝、新架構及新方法上進行了大量的研究。其中，以系統級封裝（System in Package，SiP）工藝為代表的多芯粒集成微系統在傳統架構層面深度挖掘，在芯片封裝層面進行了一系列創新，將電源、數字邏輯、通用處理、射頻、模擬等不同功能的有源無源器件進行一體化集成，形成標準的子系統，有效提升了半導體系統的功率密度及電子學器件集成度。

對此，本文將多芯粒異構集成的微系統設計思路引入超寬帶雷達硬件系統設計中，使用SiP技術設計了一套小型化、高性能生命探測雷達硬件核心部件，提出了基于微系統技術的雷達硬件設計架構，制作了一款新型小型化雷達樣機。通過相關測試發現此雷達樣機與傳統雷達相比，在探測性能優異的前提下，電路核心部件面積縮減76.3%，重量縮減72.4%，可以廣泛應用于復雜探測場景，滿足各種裝備的SWaP（Size，Weight and Power，大小、重量和功率）要求。

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作者信息：

顧林，陽琴，閻焜

（中國電子科技集團公司第五十八研究所，江蘇 無錫 214035）