合成孔径雷达（SAR）早前一般安装在卫星和有人驾驶的飞机上，其系统组成复杂，成本很高，重量和体积也较大，限制了SAR在小型飞行平台上的应用。无人机载SAR可以方便深入敌后，实现战场实时态势的获取，能够全天时全天候对重点军事目标进行侦察、截获、识别，成为空中侦察活动不可缺少的组成部分。与此同时，它又以经济性好，使用灵活，与有人飞行平台相比不受人生理极限的限制可在更为恶劣的环境下工作，特别是可实现零伤亡而受到各国军方的重视。小型无人机由于平台的限制，它可搭载的有效载荷在重量、体积、功耗等方面有着严格的限制。要使小型无人机或其它小型飞行平台能搭载实用化 SAR，就必须解决 SAR 的体积小、重量轻和成本低问题，即设计出适用的小型化 SAR。
本世纪以来，对于小型化、经济化、适用于无人机的高分辨率成像雷达的需求越来越多，正逐步受到各个国家越来越多的科研机构的关注。
本文将从系统体制、工艺技术进步和芯片技术进步等方面，介绍微型SAR小型化的技术手段。
1、系统体制发展推动微小型化
调频连续波技术和合成孔径技术结合的调频连续波合成孔径雷达（FM-CW SAR）兼具连续波雷达和SAR的优势，是一种小型、低成本、低功耗、高分辨率成像雷达，有广阔的军事民用前景，是小型化SAR发展的一个重要方向。德国的 EADS 公司，基于FMCW技术研制成功重量仅仅4公斤的MiSAR系统，甚至在美国军方编制的“无人机2005路线图”中也对MiSAR系统青睐有加。不久之后，美国研制出了以nanoSAR为代表的FMCW体制高分辨率微型SAR系统，重量仅1.5公斤，于2008年进行了首次试飞，获取了高分辨率图像，2010 年该系统投入量产。nanoSAR的研制成功标志着微型高分辨SAR的最高技术水平。
国外微型 SAR 发展的历程
苏州天镜韵湖智能科技有限公司（http://www.sztjyh.cn）研发的凌云系列调频连续波体制微型SAR——LY1B是轻量化的微型SAR，自重约2.7kg，专为某些轻小型无人机量身开发。其减少重量的同时能够满足单极化、全极化的极化方式，拥有条带、实时成像等功能，可以搭配在大疆M350、纵横CW15等平台上。
大疆M350搭载LY1B合成孔径雷达
2、集成工艺进步推动微小型化
多芯片组件（MCM，Multi-Chip Module）技术是将多个芯片和其它元器件组装在同一块多层互连基板上，然后进行封装，从而形成高密度和高可靠性的微电子组件。根据使用的多层布线基板的类型不同，多芯片组件技术可以分为叠层多芯片组件（MCM-L）、陶瓷多芯片组件（MCM-C）及淀积多芯片组件（MCM-D）等，其中常用的是前两者。
⚫ 叠层多芯片组件技术
MCM-L 技术的实现即通常所说的印刷电路板技术（PCB），PCB技术的优点在于可高密度化、高可靠性、可标准化生产、可标准化测试、可组装和可维护。
2002 年 NASA 采用 FMCW 体制，同时采用基于PCB的高集成度技术，研制的 SLIMSAR，包括射频和数字在内，雷达主机重量 3.3 公斤。
NASA SLIMSAR 及其硬件工艺技术照片
⚫ 陶瓷多芯片组件技术
MCM-C 的一种典型实现即为低温共烧陶瓷（LTCC，Low Temperature Co-fired Ceramic）集成技术。
LTCC 技术是于 1982 年休斯公司开发的新型材料技术，是将低温烧结陶瓷粉制成厚度精确而且致密的生瓷带，在生瓷带上利用激光打孔、微孔注浆、精密导体浆料印刷等工艺制出所需要的电路图形，并将多个被动组件（如电容、电阻、滤波器、阻抗转换器、耦合器等）埋入多层陶瓷基板中，然后叠压在一起，内外电极可分别使用银、铜、金等金属，在 900℃下烧结，制成三维空间互不干扰的高密度电路，也可制成内置无源元件的三维电路基板，在其表面可以贴装 IC 和有源器件，制成无源/有源集成的功能模块，可进一步将电路小型化与高密度化，特别适合用于高频通讯用组件。
2005 年 Sandia 采用脉冲体制及高集成度 LTCC 工艺研制了 MiniSAR，总重量减小为 12.3Kg，是当时最轻的脉冲体制雷达。
Sandia 脉冲体制 MiniSAR
3、芯片化技术发展推动微小型化
芯片化雷达在兼顾雷达威力的同时可以大大减小雷达中功能模块的体积与重量，有利于提高集成度，实现雷达系统的微小型化。
2013 年，由 IBM 在 DARPA 支持下研究实现了一个工作频段为 W 波段的双极化 16 单元相控阵雷达收发机，设计工艺为 0.13um SiGe BiCMOS 工艺，目标是高分辨率成像应用。在单芯片中实现了8路接收通道和 8 路发射通道，利用C4 PAD 和 BGA 封装。同时将64个小天线集成在芯片封装的背面，极大的减小了相控阵系统的体积和互联的电长度。芯片照片及集成示意图如下图所示。
W 波段 16 通道收发机芯片照片及集成照片
4、姿态和位置测量系统的小型化
由于微型 SAR 主要配装在微小型无人机上，微型无人机受气流的影响更加明显，飞行很不平稳，严重影响 SAR 图像质量。因此，各国均采用高精度 IMU 进行运动补偿，保证图像质量稳定。
微机电系统（MEMS，Micro-Electro-Mechanical System）是一种独立的智能系统，其系统尺寸在几毫米乃至更小，其内部结构一般在微米甚至纳米量级，具有轻量化、可大批量生产，成本低的优势。近年来随着技术的快速发展，基于MEMS 技术的加速度计、陀螺仪和微型 IMU 逐渐涌现，并得到应用，这也为轻小型无人机遥感应用微型 SAR 载荷的应用和进一步小型化带来可能。
加拿大 Applanix 公司专为小型无人机遥感研制的 APX-15 微型位置和姿态测量系统（POS），该 POS 系统集成了微型 MEMS 陀螺仪、GPS 接收机和导航板卡，能够获得较高精度的平台运动误差，APX-15 仅重 60 克，目前代表了微型POS的最高水平。其技术指标如下表所示。
APX-15 型微型 POS 测量精度
本世纪以来，对于小型化、经济化、适用于无人机的高分辨率成像雷达的需求越来越多，正逐步受到各个国家越来越多的科研机构的关注。
本文将从系统体制、工艺技术进步和芯片技术进步等方面，介绍微型SAR小型化的技术手段。
1、系统体制发展推动微小型化
调频连续波技术和合成孔径技术结合的调频连续波合成孔径雷达（FM-CW SAR）兼具连续波雷达和SAR的优势，是一种小型、低成本、低功耗、高分辨率成像雷达，有广阔的军事民用前景，是小型化SAR发展的一个重要方向。德国的 EADS 公司，基于FMCW技术研制成功重量仅仅4公斤的MiSAR系统，甚至在美国军方编制的“无人机2005路线图”中也对MiSAR系统青睐有加。不久之后，美国研制出了以nanoSAR为代表的FMCW体制高分辨率微型SAR系统，重量仅1.5公斤，于2008年进行了首次试飞，获取了高分辨率图像，2010 年该系统投入量产。nanoSAR的研制成功标志着微型高分辨SAR的最高技术水平。
国外微型 SAR 发展的历程
苏州天镜韵湖智能科技有限公司（http://www.sztjyh.cn）研发的凌云系列调频连续波体制微型SAR——LY1B是轻量化的微型SAR，自重约2.7kg，专为某些轻小型无人机量身开发。其减少重量的同时能够满足单极化、全极化的极化方式，拥有条带、实时成像等功能，可以搭配在大疆M350、纵横CW15等平台上。
大疆M350搭载LY1B合成孔径雷达
2、集成工艺进步推动微小型化
多芯片组件（MCM，Multi-Chip Module）技术是将多个芯片和其它元器件组装在同一块多层互连基板上，然后进行封装，从而形成高密度和高可靠性的微电子组件。根据使用的多层布线基板的类型不同，多芯片组件技术可以分为叠层多芯片组件（MCM-L）、陶瓷多芯片组件（MCM-C）及淀积多芯片组件（MCM-D）等，其中常用的是前两者。
⚫ 叠层多芯片组件技术
MCM-L 技术的实现即通常所说的印刷电路板技术（PCB），PCB技术的优点在于可高密度化、高可靠性、可标准化生产、可标准化测试、可组装和可维护。
2002 年 NASA 采用 FMCW 体制，同时采用基于PCB的高集成度技术，研制的 SLIMSAR，包括射频和数字在内，雷达主机重量 3.3 公斤。
NASA SLIMSAR 及其硬件工艺技术照片
⚫ 陶瓷多芯片组件技术
MCM-C 的一种典型实现即为低温共烧陶瓷（LTCC，Low Temperature Co-fired Ceramic）集成技术。
LTCC 技术是于 1982 年休斯公司开发的新型材料技术，是将低温烧结陶瓷粉制成厚度精确而且致密的生瓷带，在生瓷带上利用激光打孔、微孔注浆、精密导体浆料印刷等工艺制出所需要的电路图形，并将多个被动组件（如电容、电阻、滤波器、阻抗转换器、耦合器等）埋入多层陶瓷基板中，然后叠压在一起，内外电极可分别使用银、铜、金等金属，在 900℃下烧结，制成三维空间互不干扰的高密度电路，也可制成内置无源元件的三维电路基板，在其表面可以贴装 IC 和有源器件，制成无源/有源集成的功能模块，可进一步将电路小型化与高密度化，特别适合用于高频通讯用组件。
2005 年 Sandia 采用脉冲体制及高集成度 LTCC 工艺研制了 MiniSAR，总重量减小为 12.3Kg，是当时最轻的脉冲体制雷达。
Sandia 脉冲体制 MiniSAR
3、芯片化技术发展推动微小型化
芯片化雷达在兼顾雷达威力的同时可以大大减小雷达中功能模块的体积与重量，有利于提高集成度，实现雷达系统的微小型化。
2013 年，由 IBM 在 DARPA 支持下研究实现了一个工作频段为 W 波段的双极化 16 单元相控阵雷达收发机，设计工艺为 0.13um SiGe BiCMOS 工艺，目标是高分辨率成像应用。在单芯片中实现了8路接收通道和 8 路发射通道，利用C4 PAD 和 BGA 封装。同时将64个小天线集成在芯片封装的背面，极大的减小了相控阵系统的体积和互联的电长度。芯片照片及集成示意图如下图所示。
W 波段 16 通道收发机芯片照片及集成照片
4、姿态和位置测量系统的小型化
由于微型 SAR 主要配装在微小型无人机上，微型无人机受气流的影响更加明显，飞行很不平稳，严重影响 SAR 图像质量。因此，各国均采用高精度 IMU 进行运动补偿，保证图像质量稳定。
微机电系统（MEMS，Micro-Electro-Mechanical System）是一种独立的智能系统，其系统尺寸在几毫米乃至更小，其内部结构一般在微米甚至纳米量级，具有轻量化、可大批量生产，成本低的优势。近年来随着技术的快速发展，基于MEMS 技术的加速度计、陀螺仪和微型 IMU 逐渐涌现，并得到应用，这也为轻小型无人机遥感应用微型 SAR 载荷的应用和进一步小型化带来可能。
加拿大 Applanix 公司专为小型无人机遥感研制的 APX-15 微型位置和姿态测量系统（POS），该 POS 系统集成了微型 MEMS 陀螺仪、GPS 接收机和导航板卡，能够获得较高精度的平台运动误差，APX-15 仅重 60 克，目前代表了微型POS的最高水平。其技术指标如下表所示。
APX-15 型微型 POS 测量精度
