频谱争夺战驱动C4IS进步

过去几十年来，武器系统的眼睛、耳朵和大脑一直在稳步进展中，包括各种令人眼花撩乱的军事性能。整体而言，这个领域被称为'C4ISR'，代表整合指挥(Command)、控制(Control)、通讯(Comm)、电脑(Computer)、情报(Intelligence)、监视(Surveillance)以及侦察(Reconnaissance)等7个子系统的军事自动化指挥系统。

根据市场研究公司IHS Markit的分析显示，由于世界变得越来越危险，加上地缘政治的竞争对手(如中国)拥有更强大的武器，C4ISR系统性能将进一步扩展。

除了人工智能(AI)、无人系统以及用于对抗机器人的机器外，IHS认为，内建强大电子功能的C4ISR系统正进一步扩展到囊括一系列新的技术和功能。其中包括多功能射频(RF)平台、短波红外线(IR)感测器，以及新兴的半导体材料，如氮化镓(GaN)等，这些都推动着电力电子领域的进展。

IHS预测，使用主动扫描阵列共享电子和天线孔径的能力，正推动着朝向多用途RF设备的转变，包括雷达、电子战(E-Warfare)以及数据链路等。尺寸、重量和功耗是多功能RF系统的关键驱动因素，同时也是长久以来寻求但很少能实现的目标——降低生命周期成本。

随着对于电磁频谱需求的增加，共享电子设备和天线还有助于提高系统的兼容性。其他优点还包括减少电子系统之间的干扰，以及由于雷达横截面减少从而实现更高的隐密性。

IHS Markit的C4ISR团队负责人Saurabh Joshi表示，“C4ISR的创新与试图在电磁频谱(EM)领域取得优势的公司密切相关。电磁频谱将在未来的战争冲突中发挥重要作用。因此，这些发明的目的在于促进有效利用自己的频谱，同时试图阻止对方使用其电磁频谱。”

Joshi补充道：“由于抢占电磁频谱的竞争持续，这个领域将会变得非常拥挤且竞争激烈，另一方面也推动了在雷达和军事通讯领域的主要创新进展。”

同时，短波IR感测器预计将开始用于军事监视和侦察任务。

IHS还看好使用GaN制造的高功率密度半导体组件出现。美国国防部的规划人员认为这种材料有助于增加电子产品得以运作的范围。美国国防部先进研究计划署(DARPA)一直在推动GaN在各种应用的发展，例如海军的下一代干扰器，甚至是可用于探测太空轨道中较小物体的“太空围篱”(Space Fence)。

IHS预测，GaN组件将走进电力电子应用领域，例如军用雷达中所使用的放大器。IHS并预测，“这将对于系统产生重大影响，包括更高的功率密度以及更好的导热性。”

Joshi补充说，“尺寸、重量和功率考虑因素正推动着国防电子领域的设计和实验进展。毕竟没人想在战场上扛着笨重的装备，因为它限制了一个单位的操作能力和敏捷性。”

电子产品的缩小化也迎来了一个小型的卫星星系时代，提供了新的军事通讯和电子监视选择，其中包括太空电光组件和IR感测器。

回到地球上来看，云端运算和机器智慧也有望改变军方收集和分析资料的方式，以及利用大数据(big data)训练军事应用的AI模型。在战争区域透过战场云(battlefield clouds)连接战术系统，可让士兵不必完全依赖资料中心。

然后是AI —— 这正是目前在中国、俄罗斯和美国之间竞争加剧的主题。随着机器智慧开始进入武器系统，IHS预计，在认知电子战、迷你无人机队导航、战场感测器的讯号处理等领域将大步进展，而用于雷达和通讯设备的动态电磁频谱分配则将使无线电波日益拥挤。

编译：Susan Hong EETTAIWAN