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“太空篱笆”是美国目前正在建造的第二代太空监视系统，主要作用是监控外太空轨道空间运行状况，保护美国卫星运行状况良好，规避危险的太空垃圾碰撞。整个系统主要由探测雷达站和操作中心两大部分组成，两个雷达站基地分别位于马绍尔群岛的夸贾林环礁和澳大利亚西部安提瓜，操作中心位于阿拉巴马州的亨特斯维拉。图夸贾林基站的建设情况（年0月4）“太空篱笆”系统采用先进的S波段数字波束形成(DBF)雷达构成的地基系统，可以提供很高的灵敏度、覆盖范围和跟踪精度，并有能力探测、追踪和记录低轨、中轨和地球同步轨道上的小型目标，实现前所未有的空间监视能力。由雷达和其他传感器组成的空间监视网络目前可跟踪大约2.3万个太空物体，其中包括卫星和轨道碎片，其大小可达0厘米。“太空篱笆”一旦投入使用，预计将能够追踪大约20万个物体，其中包括5厘米大小的碎片，雷达不仅探测、跟踪、编目近地轨道(LEO)上的物体，对中地球轨道MEO、同步轨道(GEO)的空间目标也能提供重要的探测能力。图2“太空篱笆”探测示意图“太空篱笆”项目经理达纳沃利(DanaWhalley)曾在一次访问中形象比喻：“之前的太空监视能力好比用手电筒搜索黑暗的阁楼。有了“太空篱笆”，我们要把整个阁楼的灯都打开。”这一描述充分体现“太空篱笆”对美国空间监视能力的提升作用。“太空篱笆”探测、追踪和记录地球轨道上成千上万的卫星和残骸的能力将使空间态势感知技术发生巨大变革。图3“太空篱笆”探测效果图“太空篱笆”有两个需要少量人工操作的雷达站点，如图4所示。这些雷达站点可以确保探测到低轨目标，然后再通过位于阿拉巴马州的亨茨维尔的运营中心进行汇总。图4“太空篱笆”雷达站点探测低轨目标并通过运营中心进行汇总为了实现高质量的轨道估算，该雷达用专用波束对目标进行长时间的追踪。“太空篱笆”还可以根据任务要求对中轨和地球同步轨道等更高轨道上的目标进行搜寻。第二个雷达站点将会补充第一个站点的的低轨覆盖范围，并且能够完成中轨和地球同步轨道上的任务。如图5(a)所示，每个雷达站点由相距很近但各自独立的发射和接收相控阵天线、电源和冷却系统组成。发射阵列包含个单元，接收阵列包含个单元，两者的天线罩材料均为低损耗的凯芙拉合成纤维。两个阵列均通过公共服务大楼来供电和冷却，数据处理和控制则通过工作大楼中的商业现成处理设备来进行。发射和接收天线均通过校标塔上的喇叭天线发射或接收测试信号来进行校准。图5(a)“太空篱笆”雷达站点(b)发射阵列剖面图(c)雷达发射线性可替换单元(LRU)剖面图为了提高可用性和降低生命周期内的维护成本，这两个超大型相控阵进行了优化。为了探测小目标，发射通道采用氮化镓高功率放大器实现前所未有的灵敏度。接收阵列采用阵元级数字波束形成(DBF)，可以在任意方向同时实现成千上万个波束。这使得系统在保证覆盖低轨监视范围的同时，还可以追踪其他轨道的成百上千个目标或者覆盖用户指定的监视区域。发射和接收阵列口面垂直朝上，并于外围建筑集成为一体(如图5(b)中的剖面图所示)。雷达电子设备安装在一个带液冷板的可扩展装置中，瓦片式辐射器位于冷板表面，而数字发射和接收线性可替换单元(LRU)在侧面。每一个LRU都集成了供8个辐射单元使用的数字波形发生器、上变频和高功率氮化镓放大器。

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氮化镓（GaN）

LRU位于冷板侧面可以使氮化镓高功率放大器有一个有效和直接的散热通道。为了提高系统有效利用率，LRU位于阵列下方，可以在.5分钟内完成拆卸和替换且补中断工作。氮化镓高功率放大器是“太空篱笆”的一项关键技术。与其它技术相比，在规定的尺寸和灵敏度要求下，高输出功率的氮化镓减少了发射单元个数，从而降低了总的生产成本。氮化镓的高效率也降低了系统功耗和发热量，从而降低了工作成本。为了有效地覆盖低轨，并以地球同步轨道为目标，而且要在探测后返回足够的能量，需要加长发射脉宽。以前的技术，例如GaAs和SiBJT，在所需的输出功率下并不能达到如此大的脉宽。

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阵元级DBF

结合接收阵列中的阵元级DBF技术，发射阵列中氮化镓的大脉宽特性极大提高了雷达的有效利用时间。“太空篱笆”接收阵列中的每个单元都接有一个接收机，这个接收机将接收到的信号数字化，这与子阵级的DBF技术不同，子阵级的DBF系统为了减少接收机的个数，是将多个单元的微波信号合成一路之后在进行数字化。图6(a)在单元级的DBF系统中，波束可以在阵列所