中国报告大厅网讯，在当今复杂多变的军事与民用环境中，无线电技术的应用范围不断拓展，其重要性也日益凸显。无线电近炸引信作为弹药的关键组成部分，在提升弹药毁伤效能方面发挥着不可替代的作用。随着国际局势的发展以及科技的不断进步，2025 年无线电行业呈现出诸多新趋势，其中无线电引信低成本化成为备受关注的焦点。这一趋势不仅关乎军事作战的成本效益，还对无线电技术在民用领域的广泛应用有着深远影响。深入探究无线电引信低成本化的发展路径，对于推动无线电行业的整体进步意义重大。
(一)抗干扰需求带来的成本压力
《2025-2030年全球及中国无线电行业市场现状调研及发展前景分析报告》指出，无线电近炸引信在战场中的工作环境极为恶劣，它处于距离敌方很近的区域，探测信号极易被捕获，遭受电磁干扰攻击的风险极高，是电磁频谱作战中的重点攻击目标。自二战美国发明并应用无线电近炸引信后，引信与干扰机之间的对抗就从未停止，并且随着高功率微波武器的发展，这种对抗愈发激烈。在俄乌战场上，就出现了多种干扰无线电引信的装备。
面对如此严峻的电磁干扰威胁，强化无线电引信的抗干扰能力至关重要。然而，提升抗干扰性能往往意味着更复杂的工程设计和更高的成本投入。我国引信行业虽然在抗干扰技术方面取得了显著成果，但这也使得无线电引信的成本有所增加，给大批量装备部队带来了一定的经济压力。考虑到未来战争可能出现的高强度电磁频谱作战环境，以及俄乌战争中巨大的弹药 / 引信消耗量，研发低成本、抗干扰且高可靠的无线电近炸引信，成为确保弹药充足供应和维持部队战斗力的关键因素。
(二)防御无人机的低成本需求
在现代战争中，无人机的应用越来越广泛，尤其是低成本的民用无人机经过改装后，在战场上展现出了较高的作战效费比。俄乌战场使用的 10km 级民用光纤制导的 FPV 自杀式无人机成本仅 400 - 600 美元，就能对价值数百万美元的坦克装甲车辆造成打击 。面对这类小型廉价无人机的 “蜂群” 式进攻，传统昂贵的防空导弹防御方式成本过高，而电子干扰或微波武器对部分智能化自主决策的无人机防御效果不佳。
使用无线电近炸引信的传统防空高炮，以及配备无线电近炸引信的小型自杀式拦截无人机 “蜂群”，成为现实可行的防御手段。这就要求无线电近炸引信必须能够在复杂电磁环境下稳定工作，同时满足低成本、小尺寸、轻量化的要求，以适应中小口径高炮和小型拦截无人机大批量使用的需求。
(一)电子管时代的引信成本变化
1942 年美国发明的无线电近炸引信 ——VT 引信，其核心电子器件是加固型微型电子管。在二战期间，随着电子管产量的大幅增加，其成本从 1942 年的单个 5.05 美元下降到 1945 年的 0.4 美元 。这一时期，无线电近炸引信的产量也达到了 2200 多万发 ，引信单价从最初的 732 美元下降到 18 美元。由于当时引信工作频率较低，射频电路调试工作量不大，引信生产属于劳动力密集型过程，众多工人参与其中，通过优化生产流程等方式实现了成本的降低。
(二)分立晶体管时代的引信成本控制
20 世纪 50 - 60 年代，晶体管开始应用于无线电近炸引信，取代了电子管。采用分立晶体管元器件构成的射频电路成本低廉，便于生产。70 年代，半导体集成电路出现，美国将其应用于引信的电子时间接通改造，进一步控制了引信成本。这一时期，引信工作频率保持在 1GHz 以下，制造过程无需复杂的射频电路调试，加上简单的模拟信号处理电路，使得引信成本一直处于较低水平。
(三)化合物 MMIC 时代的引信成本困境
1987 年，美军推动 MIMIC 计划，旨在研制采用化合物半导体材料的单片微波集成电路芯片(MMIC)，并将其应用于无线电近炸引信。例如，2004 年研制出的 M782 多选择引信，虽然性能有了显著提升，工作频率和带宽大幅提高，还集成了多种起爆控制功能，但由于采用了新研的 MMIC 芯片和调频探测技术，成本大幅度提高，甚至因定价过高受到美国国会调查。
我国在接触到相关先进技术后，为提升引信抗干扰能力也采用了包括提高工作频率至毫米波等方法，但在生产高工作频率无线电引信时遇到了诸多问题。比如，化合物半导体材料和芯片制造工艺成本高;MMIC 芯片设计中使用的分布参数微带结构尺寸与制造工艺水平关联不大，导致芯片功能密度和晶体管数量增长缓慢，不符合 “摩尔定律”，芯片价格居高不下;同一芯片集成多种功能的综合射频性能不理想，需多个芯片组合，增加了采购和生产成本;高频率 MMIC 芯片缺乏低成本封装方式，手工微组装方式不仅效率低，还影响产品一致性和质量稳定性。这些因素叠加，使得使用化合物半导体 MMIC 芯片的高工作频率无线电近炸引信短期内难以实现成本大幅下降。
(四)射频 CMOS 时代的引信成本优势与挑战
随着集成电路技术和制造工艺的进步，硅基 CMOS 晶体管沟道宽度不断缩短，截止频率提高，能够满足毫米波甚至太赫兹射频应用。2010 年代，在 5G 毫米波通信、毫米波汽车雷达等市场需求的刺激下，射频 CMOS 芯片得到了广泛开发和应用，这为无线电引信低成本化带来了新的希望。
与化合物半导体 MMIC 芯片相比，射频 CMOS 芯片具有诸多优势。其采用硅基材料和成熟的标准 CMOS 工艺制程，材料成本和工艺制造成本较低，且符合摩尔定律，随着工艺水平提升成本还会下降。同一 CMOS 标准工艺制程可实现多种基本射频功能，能将射频收发所需功能集成在一块芯片上，形成高功能密度的射频收发多功能 SOC 芯片，有利于引信探测器射频电路小型化，降低电组装工艺复杂度。同时，半导体封装技术领域开发出适合射频 CMOS 芯片的先进封装技术，可实现自动化 SMT 贴片生产，提高生产效率，降低生产成本。此外，CMOS 工艺的高晶体管密度特性还为引信的自适应抗干扰和单芯片集成提供了可能。
射频 CMOS 芯片也存在一些不足，如输出射频信号功率低、芯片噪声系数高，导致在无线电近炸引信应用中存在信噪比低、探测能力弱的问题。因此，实现无线电引信低成本化，需要综合解决数字和射频两部分的低成本问题。
(一)后摩尔时代的技术发展方向
在摩尔定律逐渐逼近极限的背景下，美国启动了 ERI 计划，旨在突破摩尔定律的限制，巩固其在微电子领域的技术优势，并将成果快速应用于军事领域。该计划聚焦的 “系统架构领域” 包含特定领域片上系统、软件定义硬件等主题，通过整合硬件 IP 资源，在同一 CMOS 晶圆上实现射频与数字功能的高密度集成，提升射频综合性能。
这给无线电引信的发展带来了重要启示：定制多功能芯片并通过软件编程定义其功能，可解决定制芯片通用化问题;将射频与数字功能深度结合，能发挥二者优势，提升系统综合性能，为解决射频 CMOS 芯片的短板提供了思路。
(二)软件定义的定制芯片应用
采用定制的 SOC 芯片用于软件定义无线电近炸引信，符合美国 ERI 计划的技术布局思想。这种方式可将同一硬件系统应用于不同弹药平台的无线电近炸引信，通过建立专用算法软件库，引信开发人员无需深入了解底层硬件和算法，就能快速开发新型引信或实现引信软硬件在不同弹种平台间的移植，大大缩短开发周期，降低开发成本。同时，大批量采购定制引信芯片还能进一步降低引信成本。
软件无线电引信所需的芯片化硬件系统，可以通过两种方式实现。一是将定制的硅基 CMOS 射频收发功能与数字逻辑功能在同一晶圆上一体集成，形成无线电引信专用 SOC 芯片;二是在确保芯片接口互连寄生阻抗足够小的情况下，通过先进封装工艺将定制的 CMOS 多功能射频 SOC 芯片与定制的数字逻辑芯片集成，形成专用的 SIP 芯片。前者技术路线风险较大，但开发成功后可使单价迅速降低;后者技术路线风险较小，一次性投入开发费用较低，但大批量采购时需增加 SIP 集成工艺成本。
专用数字逻辑芯片可以 eFPGA 为核心，通过控制字、高速电平或模拟信号对定制 CMOS 射频收发 SOC 芯片进行控制，实现射频瞬时重构，形成可升级的软件定义无线电近炸引信。
(三)软件无线电引信的探索实践
基于上述理论，开展了软件定义无线电引信的探索。无线电行业分析指出，第一阶段，设计研制了以定制毫米波 CMOS 射频 SOC 芯片为核心的引信探测器射频电路，并搭建数字信号处理 PCB 电路，通过数字电路控制射频芯片实现了探测频率、波形可瞬变等功能，还验证了引信的抗干扰性能、探测能力和炸点精确控制能力，同时开发了相应的信号处理与决策控制算法软件。
在第一阶段的基础上，第二阶段开展了射频与数字一体化封装 SIP 芯片研究，将多个数字裸芯片高密度集成后，与定制 CMOS 射频 SOC 芯片集成为数字射频一体的 SIP 芯片，减小了探测系统体积，提高了数字 / 模拟接口的控制与响应能力，为智能化引信发展奠定了硬件框架和底层算法基础。
2025 年，无线电行业在引信领域正朝着低成本化方向发展，这是应对复杂多变的军事作战环境和民用市场需求的必然趋势。从无线电引信低成本化的需求来看，无论是抗干扰性能提升带来的成本压力，还是防御无人机对低成本引信的需求，都促使行业寻求新的解决方案。技术发展的不同阶段对无线电引信成本产生了各异的影响，从电子管时代到射频 CMOS 时代，成本控制经历了不同的挑战与机遇。而软件无线电技术的出现，为实现无线电引信低成本化提供了可行途径。通过采用定制的 CMOS 射频 SOC 芯片和数字逻辑芯片，利用软件定义硬件的方式，不仅能够提高引信的抗干扰能力，实现小型化和轻量化，还能促进引信在不同弹种平台间的通用化，进一步降低成本。尽管在发展过程中还面临一些技术挑战，如射频 CMOS 芯片的性能短板等，但随着技术的不断进步和完善，无线电引信低成本化的目标有望实现，这也将推动无线电行业在军事和民用领域取得更广泛的应用和发展。
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