אילו مواصفות של מגביר RF מתאימות להגנה על מסוקים בטווח רחוק?

המאפיינים הקריטיים של מגברי הספק רדיו ליעילות ארוכת טווח של מערכות ניגוד לטיסנים (C-UAS)

הספק פלט (100–125 וואט) והשפעתו הישירה על טווח העיכוב

הכמות של פליטת הספק קובעת באמת עד לאיזו מרחק מערכת מפריעה יכולה לשבש את פעולת הדרונים באופן יעיל. רוב המערכות שפולטות בין 100 ל-125 וואט יוצרות אזור הפרעה ברוחב של 2–5 קילומטרים, מה שמתאים מספיק למשימות טקטיות ארוכות טווח של מערכות נגד דרונים (C-UAS). לפי חישובי התפשטות רדיו בסיסיים (כמו אלו שפיתח פריס), אם מכפילים את הספק המופק על ידי המגבר, אנו רואים בדרך כלל עלייה של כ־40% בטווח ההשפעה. שימוש בספק נמוך מ-100 וואט פשוט אינו מספק עוצמת אות מספיקה כדי להשתלט על קולטני הדרונים הקטנים הללו כאשר הם פועלים במרחקים הרגילים שלהם, במיוחד כשנמצאים בדרכים מגוונות מחסומים שמעכבים את האות או אנטנות לא מתאימות שגורמות לאיבוד אות. מצד שני, כל ספק העולה על 125 וואט יוצר בעיות חמורות בניהול החום. הפעלת מערכות כאלה בזווית גבוהה מדי זמן רב ללא enfriamiento תקין גורמת לשבירה מהירה יותר של רכיבים מאשר בדרך כלל, מה שפירושו תוספת זמן עצירה ועלות תיקון גבוהה יותר בשטח.

טווח תדרים: 500 מ"הץ–40 ג"הץ להפרעה לאותות של רכבים אוויריים מרובה-פסים

רכבים אוויריים מודרניים משתמשים בפרוטוקולי תקשורת וניווט מגוונים ושנויים באופן דינמי—ולכן הכרחית הכיסוי הרחב של טווח התדרים מ-500 מ"הץ עד 40 ג"הץ. טווח זה כולל את כל פסי האיום העיקריים:

• 420–928 מ"הץ : קווי פקודה ובקרה לרכיבים אוויריים לא מאוישים מהדור הישן
• 1.5–1.6 ג"הץ : ניווט GPS/GNSS והיעדים לזיוף אותות
• 2.4 ג"הץ ו-5.8 ג"הץ : פיקוד מבוסס Wi-Fi ומערכת שידור וידאו FPV
• פס C דרך פס Ka (4–40 ג"הץ) : קווי נתונים ברמה צבאית ורכיבים אוויריים לא מאוישים המונחים על ידי מכ"ם

מגברים בעלי רוחב פס צר אינם יעילים נגד רכבים טיסים המבצעים קפיצות תדר או רכבים טיסים מרובה-רדיו. כדי להילחם בסוג זה של איומים מתאימים, מגברים בעלי רוחב פס רחב חייבים לתמוך בסריקת ספקטרום מהירה — ורצוי שתהיה גדולה מ-1 ג'יגההרץ/מיקרוישנייה — כדי לשמור על הפרעה בלתי מופסקת לאורך רצף הקפיצות.

החלפות בין ליניאריות, יעילות ויציבות תרמית בעיצוב מגברי RF בעלי הספק גבוה

מגברי C-UAS בעלי ביצועים גבוהים דורשים איזון דק של שלושה פרמטרים תלויים זה בזה:

• קוֹיָוִית (מעל 30 דבצ ACLR): מבטיח גלי הפרעה נקיים וחופשיים מעיוות במהלך סכמות מודולציה מורכבות (למשל, הפרעה עם מודולציה של רעש או הפרעה פולסית), ומונע פליטה לא רצויה מחוץ לפס שיכולה לפגוע במערכות ידידותיות.
• יעילות (מעל 50% PAE): מפחית את צריכת הזרם הישיר והחום שנוצר — חשוב במיוחד עבור פלטפורמות ניידות על סוללות או פלטפורמות המורכבות על רכב, שבהן תקציב האנרגיה והחתימה התרמית הם קריטיים. מערכות מעקב מתקדמות של מעטפת (envelope tracking) יכולות להעלות את ה-PAE ל-65% תוך שמירה על הליניאריות.
• יציבות תרמית (ΔT < 10°צ במהלך מחזור הפעולה): מונע סחיפה של הגבר, העתקת תדר וריצה תרמית במהלך משימות ממושכות. קירור פסיבי מספיק עד כ-80 וואט; קירור אקטיבי (למשל, אויר מאולץ או נוזלי) הוא חובה לפעילות מתמשכת של 100 וואט ומעלה.

הארכיטקטורה מסוג AB נותרת הדומיננטית בשל ביצועיה המאזנים — אך יישומים מבוססי גלניום ניטריד (GaN) מאפשרים כעת פשרה טובה יותר בין קוויתיות, יעילות וניהול תרמי בהשוואה לסיליקון מסורתי או ל-LDMOS.

למה מגברים לכוח רדיו (RF) מבוססי גלניום ניטריד (GaN) שולטים ביישומים ארוכי טווח נגד מערכות אוויריות לא מאוישות (Counter-UAS)

היתרונות של GaN-on-SiC: יעילות גדולה מ-85%, צפיפות הספק גבוהה, וניהול תרמי עמיד

הסektורים הצבאי וההגנתי עברו במידה רבה לטכנולוגיית ניטריד גליום (GaN), במיוחד כאשר היא משולבת עם פחמן סיליקון (SiC), כפתרון המועדף עליה עבור מגברים חשמליים לטווח רחוק נגד מערכות אויריות לא מאוישות (C-UAS). למה? ובכן, קיימים מספר סיבות שמהן צירוף זה כל כך מושך. ראשית, רכיבי GaN מצליחים בדרך כלל להשיג יעילות הוספת הספק של יותר מ-85 אחוז. כלומר, בזבוז אנרגיה קטן בהרבה, מה שמתרגם לזמן פעילות ארוך יותר ליחידות ההגנה הניידות בשטח. יתרון נוסף גדול הוא היכולת של GaN להתמודד עם צפיפות הספק. בזכות היכולת שלה להחזיק מתחים גבוהים יותר ולניעול אלקטרונים מהיר יותר, ניתן לארוז 100–125 וואט של הגברה בתוך תיבות קטנות ועמידות שחיילים יכולים לשאת בפועל. ואל נ забוח את ניהול החום. פחמן סיליקון מוביל חום בקצב מרשים של 490 וואט למטר לקלווין. זה שומר על קרירות גם תחת לחץ, ומשמר יציבות אות גם כאשר המערכות פועלות באופן רציף במהלך פעולות עיכוב אינטנסיביות. כל הגורמים הללו יחד נותנים למתפעלים יתרון משמעותי בשליטה על הספקטרום האלקטרומגנטי – משהו שהמגברים הישנים מבוססי סיליקון או LDMOS פשוט לא הצליחו להתאים בתנאים קיצוניים.

ארכיטקטורת מגבר הספק רדיו-תדר רחב פס ללוחמה אלקטרונית אדפטיבית בטווח ארוך

מאפשר חסימה בו-זמנית של צלילי 2.4 ג'יגה-הרץ, 5.8 ג'יגה-הרץ, LTE ו- GNSS בטווחים מורחבים

לפעולות מותאמות לטווח ארוך נגד מערכות אויריות לא מאוישות (C-UAS), מגברים רחבי-פס של הספקת ה-RF מהווים את עמוד השדרה של מערכות יעילות. מכשירים אלו מספקים כיסוי רציף בתדרים בין 1 ל-6 ג'יגה-הרץ, כלומר הם מסוגלים לשבש הן את פסי הבקרה הנפוצים של כלי טיס לא מאוישים (דראונים) ב-2.4 ג'יגה-הרץ ו-5.8 ג'יגה-הרץ, והן את אותות הטלמטריה של LTE ואת מערכות ה-GNSS השונות, כגון GPS שעובד ב-1.575 ג'יגה-הרץ, וכן GLONASS ו-Galileo. גישות מסורתיות המשתמשות בפסים סדרתיים או בפסים מתחלפים יוצרות בעיות, מאחר שהן מכניסות עיכובים בעת המעבר בין הפסים. עובדה זו יוצרת הזדמנויות לכלי טיס חכמים המשתמשים בטכניקות קפיצה בתדרים (frequency hopping) או במערכות רדיו כפולות כדי לשמור על החיבור. שמירה על קוויות האות (signal linearity) לאורך טווח תדרים כל כך רחב עוזרת להימנע מהעוותים הבינמודולציוניים המטריחים בעת הפעלת מספר אותות הרס בו זמנית. הספק הפלט שבין 100 ל-125 וואט מספק מספיק הספק קרינה אפקטיבי כדי להמשיך לשבש מטרות במרחקים העולים על 5 קילומטרים, גם כאשר עובדים עם הגבר אנטנות ממוצע ומביאים בחשבון את אובדן האות הרגיל באטמוספירה. נוף המלחמה האלקטרונית של ימינו דורש גמישות אמיתית בתחום הספקטרום ללא פשרות. ביצועים מסוג זה אינם עוד רק נוחים להחזיקה, אלא הפכו לחיוניים אם רוצים שמנהלי המערכת יוכלו לשלוט באופן אמין בכלי טיס לא מאוישים.

אינטגרציה ברמה מערכתית: כיצד ביצועי מגבר הכוח הרדיו מתורגמים לטווח ואמינות אמיתיים של מערכות נגינה נגד כלי טיס לא מאוישים (C-UAS)

השגת תוצאות טובות ממערכות C-UAS תלויה בעיקר באיך שפרמטרי המגבר החשמלי (RF) מתאימים לעיצוב הכולל של המערכת. כאשר מדובר בהספק פלט בטווח של 100–125 וואט, שילוב זה עם אנטנות כיווניות וקווים איכותיים להעברת האות מאפשר לנו לפגוע באופן מהימן באותות למרחקים העולים על 2 ק"מ. הטווח משתנה למעשה בהתאם לרמת הגינון של האנטנה ולתנאי הסביבה. טווח התדרים המכסה את התחום מ-500 MHz ועד 40 GHz מאפשר לדכא בו זמנית אותות פיקוד, זרמי וידאו ופסי ניווט — מה שמוביל לנטרול של כלי טיס לא מאוישים (drones) מורכבים שמשנים תדרים או מצוידים במערכות גיבוי. עם זאת, גם התבוננות במספרים בלבד אינה מספיקה. בעיות תרמיות חשובות מאוד: מגברים מאבדים כ־0.5 דציבל בהספק כל עלייה של 10 מעלות צלזיוס בטמפרטורת הצומת, מה שיכול לגרום לקשיים במהלך פעולות ממושכות. כאן נכנסים למגעים מגברי GaN-on-SiC, אשר מצליחים להתמודד טוב יותר עם חום ופועלים ביעילות גבוהה יותר. קיימים גם גורמים חשובים נוספים שיש לקחת בחשבון: יש צורך בשielding (חיצוץ) איכותי של תאימות אלקטרומגנטית (EMC) ובניהול מדויק של האנרגיה, המבטיח שהשניות במתח לא יחרגו ביותר מ־5% מהערך הרצוי, בין אם כלפי מעלה ובין אם כלפי מטה. גורמים אלו, יחד, תורמים לשמירה על איכות האות ומאפשרים למערכת לפעול בצורה אמינה גם בתנאים קשים. בסופו של דבר, מה שמהווה את ההבדל בפעולות שדה אמיתיות אינו רק השימוש ברכיבים איכותיים, אלא הבטחת התאמה מיטבית של כל הרכיבים זה לזה במצבים אמיתיים.