JavaScript is currently disabled.Please enable it for a better experience of Jumi.
ImageTänk dig ett system som klarar telekrig, kommunikation och dessutom fungerar som radar – allt på samma gång och med enbart en antenn. Ett sådant system utvecklar Saab just nu tillsamman med två italienska kollegor. Om allt går väl kan det bli basen i ett integrerat system om drygt tio år.
– Vi ska skapa teknikmotorn till nästa militära systemgeneration som ska klara radar, telekrig och kommunikation med en enhet, säger Fredrik Wising, utvecklingschef för systemdesignen av M-AESA-projektet på Saab Microwave Systems i Göteborg.

Projektnamnet M-AESA står för Multirole Active Electronically Steered Antenna. Ordagrant handlar det om en antenn med elektroniskt styrda antennelement och som kan användas för flera funktioner samtidigt.
Image
– Vår uppgift är att ta fram en elektronikplattform och byggblock som kan användas överallt, på fartyg, på flygplan och på land. Vi kommer att ta fram ett flertal olika moduler. Alla kommer inte att användas i alla system, men tanken är att modulerna enkelt ska kunna återvinnas mellan olika system, säger Fredrik Wising.

I grunden handlar det alltså om att ta fram en arkitektur med lite olika byggblock. Det kan exempelvis bli så att antennstyrningen är lika överallt, medan däremot den mekaniska byggtekniken kan variera.

– Visionen är att integrera så långt som möjligt. Samtidigt är det nytt för oss att vi systematiskt ställer in oss på att de olika delarna som vi utvecklar ska kunna återanvändas, säger Fredrik Wising.

Det som främst driver projektet är tidsvinst och kostnadsjakt. Även militären känner behov av att korta utvecklingstiden för att ta fram nya system för telekrig, kommunikation och radar. Idag tar det runt tio år utveckla sådana system. Byggblocksstrategin tros kunna halvera den tiden.

Kortare utvecklingstid ger automatiskt lägre utvecklingskostnad. Fast behovet av en intensiv kostnadsjakt sträcker sig betydligt längre än så i detta projekt. För när man går över till aktiva antenner flyttar man också fram elektroniken till själva antennen. Förr var antennen en mekanisk metallpryl. Nu sitter det en modul full med avancerad elektronik bakom varje antennelement. Om en antennmatris består av 10 000 element ingår där också 10 000 moduler med elektronik.

Image – Det handlar om samma produktionsvolymer som radiobasstationer. Det gör att vi måste komma ner i motsvarande produktionskostnad genom att använda civila byggsätt anpassade till militära krav, säger Stellan Sahlin, delprojektansvarig för modulutvecklingen i M-AESA-projektet.

Byggsättsmässigt har militären en tradition av att betala dyrt för att få ett system som fungerar i alla möjliga miljöer – i öknen liksom i djungeln. Det allra dyraste är att innesluta elektroniken hermetiskt för att skydda den mot fukt.

– Fukt, salt och värme är exempel på miljöer som vi nu jobbar med att klara utan att använda traditionella militära byggsätt, säger Stellan Sahlin.

Än så länge är projektet i sin linda. Och många frågetecken måste rätas ut. En klar utmaning är att ett färdigt system måste ha stor bandbredd i kombination med vass prestanda.
 Tre steg till färdig modell

Sveriges och Italiens försvarsmakter har inlett ett långsiktigt samarbete som syftar till att de två länderna tillsammans ska utveckla framtidens militära radar- och kommunikationssystem. Försvarets Materielverk, FMV, driver projektet på uppdrag av de två försvarsmakterna. FMV har i sin tur givit Saab samt de två italienska företagen Selex Sistemi Integrati och Elettronica i uppgift att utveckla en ny militär utrustning, kallad M-AESA, som integrerar radar, telekrig och kommunikationsfunktioner i samma enhet.

Idag är samarbetsprojektet inne i fas två. Fas ett startade 2005 och innebar i princip att parterna lärde känna varandra och att det fortsatta projektet definierades mellan Sverige och Italien. Fas två drog igång i november förra året och ska avslutas under våren 2010.

Målet med fas två är att definiera ett koncept som ger flera funktioner i samma system samtidigt. Uppgiften nu är att ta fram arkitektur och byggsätt för detta. Vissa delsystemsdemonstratorer kommer att tas fram till år 2010. Omkring 50 personer på Saab Microwave Systems är engagerade i utvecklingen. Inom fas två kommer även systemstudier utifrån Sveriges och Italiens operativa behov att göras.

Under fas tre ska en funktionsmodell för realistiska verifieringar utvecklas. Förmodligen blir även denna fas på cirka tre år.


En radar använder ett smalt frekvensområde, vanligtvis runt 3 GHz eller 10 GHz, medan ett telekrigsystem är betydligt mer bredbandigt, det kan exempelvis arbeta mellan 2 och 18 GHz. Ovanpå detta kommer även kommunikationen som utnyttjar ett smalare frekvensområde.

– Alla funktioner ska kunna ske i realtid och prestanda för var och en av dessa ska vara minst lika hög som hos dagens system, säger Fredrik Wising.

Realtidskravet är tufft. Arbetsuppgiften nu är att utreda hur man bäst löser det. Ingenjörerna brottas exempelvis med frågor som hur man använder de olika antennelementen bäst. Ska alla antennelementen användas till alla funktioner eller är det bättre att dela upp antennen? Ska systemet göras tidsmultiplexat eller inte?

– Samtidigt ställer vi oss också frågan om vi kan få ett mervärde av att klara kommunikation, telekrig och radar med samma antenn. Går detta att utnyttja på något nytt sätt som vi inte gör idag? säger Fredrik Wising.

Ett faktum är dock att dagens hårdvaror inte har en chans att klara alla de krav som ställs på ett framtida system. För att kunna göra de extremt bredbandiga moduler som sitter allra närmast antennen måste nya grundtekniker utvecklas.

– Vi måste ha nya halvledarkomponenter och ett nytt halvledarmaterial kan vara lösningen, säger Stellan Sahlin.

Han menar att det i stort är tre funktioner som måste lösas. Kanske går dessa att lösa med enbart tre chip. Kanske krävs fler.

– I princip måste modulerna innehålla ett chip som skyddar mot starka insignaler, ett multifunktionschip som fasvrider och dämpar och ett chip som förstärker utsignalen, säger Stellan Sahlin.

Idag används vanligen galliumarsenid i multifunktions- och förstärkarkretsarna, men så blir det sannolikt inte i framtiden.

– För fasvridning och dämpning tittar vi på att använda kiselgermanium, medan vår förhoppning är att vi kan använda wide bandgap-teknik i effektförstärkarna, säger Stellan Sahlin.

Halvledarmaterial med stora bandgap (wide bandgap), exempelvis galliumnitrid, är ett forskningsområde som det finns lång erfarenhet av på Chalmers. Och den vill nu Saab gärna utnyttja.

Samtidigt ska man ha klart för sig att de två italienska företagen som Saab samarbetar med jobbar parallellt med att ta fram alternativa chipteknologier för exempelvis effektförstärkare.

– Framöver kommer vi att jämföra våra olika alternativ och sedan göra ett vägval, säger Fredrik Wising.

På systemnivå jobbar det tre företagen närmare varandra redan från början. Det finns många utmaningar att ta tag i eftersom ingen idag vet hur utrustningen ska utnyttjas på bästa sätt.

– Vi måste förstå hur man använder radarn mest effektivt. Hur ska antennen delas upp när den används? Det måste bli olika beslut i olika skeden. Men hur beslutar man vilket val som ska tas? Ska besluten vara olika i krig och i fred? säger Stellan Sahlin.

Frågorna är som synes många. Och inom de närmaste tre åren ska svaren levereras. Därefter tar det förmodligen ytterligare tre år till dess att en modell som fungerar i en verklig miljö har utvecklats.

– Det kan kännas väldigt avlägset med en tidshorisont som sträcker sig till år 2013, men man måste komma ihåg vi drar nytta av våra nya kunskaper successivt i vårt vanliga arbete som sker parallellt med detta, säger Fredrik Wising.
ANNONS:

Oktoberchansen

Vill du ha en Raspberry Pi – den populära enkortsdatorn från Farnell element14?
    Vi delar ut tio Raspberry Pi 3 Model B+ bland de som tecknar en ny prenumeration på Elektroniktidningen under september och oktober. Även trogna prenumeranter som förnyar sina uppgifter kan delta i kampanjen.
    Farnell element14 sponsrar kampanjen, som pågår fram till midnatt den 31 oktober.
    OBS glöm inte att kryssa i rutan för nyhetsbrev för att kunna vara med i utdelningen!
Prenumerera och delta!
MER LÄSNING:
 
SENASTE KOMMENTARER
Kommentarer via Disqus

Vi gör Elektroniktidningen

Anne-Charlotte Sparrvik

Anne-Charlotte
Sparrvik

+46(0)734-171099 ac@etn.se
(sälj och marknads­föring)
Per Henricsson

Per
Henricsson
+46(0)734-171303 per@etn.se
(redaktion)

Anna Wennberg

Anna
Wennberg
+46(0)734-171311 anna@etn.se
(redaktion)

Jan Tångring

Jan
Tångring
+46(0)734-171309 jan@etn.se
(redaktion)