Ұзақ қашықтықтағы дрондарға қарсы қорғаныс үшін қандай RF күшейткіш параметрлері сәйкес келеді?

Қашықтықтан ұшатын дрондарға қарсы C-UAS жүйесінің тиімділігі үшін маңызды ЖЖ күшейткішінің сипаттамалары

Шығыс қуаты (100–125 Вт) және оның жою қашықтығына тікелей әсері

Қуат шығысының көлемі дрондарды тиімді бұзуға болатын арақашықтықты шынымен анықтайды. 100–125 Вт арасындағы қуат шығаратын көптеген жүйелер 2–5 километр еніндегі бұзу аймағын құруға қол жеткізеді, бұл көптеген тактикалық ұзақ қашықтықтағы C-UAS миссиялары үшін жеткілікті деңгейде жұмыс істейді. Кейбір негізгі радиотолқындардың таралуына қатысты математикалық есептеулерге (мысалы, Фриис ұсынған формулаларға) сүйенсек, күшейткіштен шығатын қуатты екі есе арттырсақ, әдетте қамту аймағында шамамен 40% өсу байқалады. 100 Вт-тан төмен қуат дрондардың әдеттегі қашықтықтарында жұмыс істегендегі олардың кішкентай қабылдағыштарын басып тастау үшін жеткілікті сигнал күшін бермейді, әсіресе жолға кедергілер көп немесе антеннаның сәйкессіздігі салдарынан сигналдың кемуі болған кезде. Екінші жағынан, 125 Вт-тан жоғары қуат қатты жылу басқару проблемаларын туғызады. Осындай жүйелерді дұрыс салқындатусыз ұзақ уақыт бойы қатты жүктеме кезінде пайдалансақ, компоненттер әдеттегіден тезірек бұзылады, бұл өрісте тоқтап қалу уақытының ұзақаюы мен жөндеу шығындарының көбеюіне әкеледі.

Жиілік қамтылуы: көпжолақты дрондардың сигналын бұзу үшін 500 МГц–40 ГГц

Қазіргі заманғы дрондар әртүрлі, динамикалық түрде өзгеретін байланыс пен бағдарлау протоколдарын қолданады — сондықтан 500 МГц-тен 40 ГГц-ке дейінгі кең жолақты қамтылу қажет. Бұл диапазон барлық негізгі қауп-қатерлі жолақтарды қамтиды:

• 420–928 МГц : Ескі типтегі ЖАУ басқару және басқару каналдары
• 1,5–1,6 ГГц : GPS/ГНСС бағдарлау және қалпақтануға ұшырайтын мақсаттар
• 2,4 ГГц және 5,8 ГГц : Негізгі Wi-Fi негізіндегі басқару және FPV бейне берілуі
• С-жолағынан Кa-жолағына дейін (4–40 ГГц) : Әскери деңгейдегі деректер беру каналдары мен радиолокациялық бағдарланған ЖАУ-лар

Тар жолақты күшейткіштер жиілік ауысуы бар немесе көп радиолық дрондарға қарсы әсер ете алмайды. Осындай ұйғарымдық қатерлерге қарсы шығу үшін кең жолақты күшейткіштер жиілік ауысуының тізбегі бойынша үзіліссіз баспау әсерін сақтау үшін жылдам спектрлық сызықты өтуге қабілетті болуы керек — идеалды жағдайда ол 1 ГГц/мкс-тен асып кетуі керек.

Жоғары қуатты RF қуат күшейткіштерін жобалауда сызықтықтық, пайдалы әсер коэффициенті және жылулық тұрақтылық арасындағы компромисс

Жоғары өнімділікті C-UAS күшейткіштері үш өзара байланысты параметрді мұқият тепе-теңдестіруді талап етеді:

• Түзілімділік (>30 дБc ACLR): Күрделі модуляциялық схемалар кезінде (мысалы, шумен модуляцияланған немесе импульсті баспау), таза, бұрмаланбаған баспау толқындарын қамтамасыз етеді; бұл достық жүйелерге әсер етуі мүмкін болатын қажетсіз шеткі жолақтық шығыстардың пайда болуын болдырмауға көмектеседі.
• Тиімділік (>50% PAE): Тұрақты токтың қуатын тұтынуын және жылу бөлінуін азайтады — бұл энергия бюджеті мен жылулық белгісі маңызды болатын аккумуляторлы немесе көлікке орнатылған платформалар үшін өте маңызды. Алғысқа лайықты қоршау іздеу технологиясы PAE-ді 65%-ға дейін көтеруге мүмкіндік береді, сонымен қатар сызықтықтық сақталады.
• Термиялық тұрақтылық (Жұмыс циклы бойынша ΔT < 10 °C): Ұзақ мерзімді миссиялар кезінде күшейтудің ығысуын, жиіліктің ығысуын және жылулық тұрақсыздықты болдырмауға көмектеседі. Пассивті салқындату ~80 Вт-қа дейін жеткілікті; ал 100 Вт және одан да жоғары қуатта ұзақ мерзімді жұмыс істеу үшін белсенді (мысалы, айдалған ауа немесе сұйықтық арқылы) салқындату міндетті.

Класс AB өзінің теңдестірілген жұмыс сипаттамаларына байланысты әлі де доминантты архитектура болып табылады — бірақ GaN негізіндегі орындаулар қазір көне кремний немесе LDMOS элементтерімен салыстырғанда сызықтылық–тиімділік–жылулық арасындағы компромиссті жақсартады.

Неге Галлий нитриді (GaN) қолданатын ЖОЖ қуатты күшейткіштер ұзақ қашықтықтағы ұшу аппараттарына қарсы қолданыста басымдыққа ие?

GaN-on-SiC артықшылықтары: 85%-дан астам ПӘК, жоғары қуатты тығыздық және тұрақты жылулық басқару

Әскери және қорғаныс саласы негізінен ұзақ аралықтың C-UAS радиожиіліктік қуат күшейткіштері үшін галлий нитриді (GaN) технологиясына, әсіресе кремний карбиді (SiC) мен бірге қолданылатын кезде, бағытталды. Неге? Бұл комбинацияның тартымдылығын түсіндіретін бірнеше себеп бар. Біріншіден, GaN компоненттері әдетте 85 пайыздан астам қуат қосымша пайдалы әсер коэффициентін қамтамасыз етеді. Бұл — шығындалатын энергияның әлдеқайда азырақ болуын білдіреді, ол өз кезегінде өрісте болатын мобильді қорғаныс бірліктерінің жұмыс істеу уақытын ұзартады. Тағы бір маңызды артықшылық — GaN-ның қуат тығыздығымен жұмыс істеу қабілеті. Жоғары кернеулерге төзімділігі мен электрондарды тез қозғалысқа келтіру қабілеті арқасында біз 100–125 Вт қуатты күшейту құрылғысын әскерлердің нағыз дауып таси алатын кішкентай, берік қораптарға орналастыра аламыз. Сонымен қатар, жылу басқаруын ұмытпаған жөн. Кремний карбиді жылуды метр-Кельвинге 490 Вт жылдамдықпен таратады. Бұл жағдай жүйелер қатты құпияландыру операциялары кезінде үзіліссіз жұмыс істеген кезде де қысым астындағы жағдайларда жылу режимін тұрақты ұстап, сигналдың тұрақтылығын қамтамасыз етеді. Барлық осы факторлар бірігіп, операторларға электромагниттік спектрді бақылауда маңызды артықшылық береді — бұл мүмкіндік ескі кремний немесе LDMOS негізіндегі күшейткіштердің қатал жағдайларда қол жеткізе алмайтын нәрсе.

Адаптивті, ұзақ қашықтықтағы электрондық соғыс үшін кең жолақты RF қуат күшейткіші архитектурасы

2,4 ГГц, 5,8 ГГц, LTE және GNSS диапазондарын ұзақ қашықтықтар бойынша бір уақытта басып жіберуге мүмкіндік беру

Адаптивті ұзақ аралық C-UAS операциялары үшін кең жолақты RF қуат күшейткіштері тиімді жүйелердің негізін құрайды. Бұл құрылғылар 1–6 ГГц жиілік ауқымы бойынша үздіксіз қамту ұсынады, яғни олар 2,4 ГГц және 5,8 ГГц жиілігіндегі дрондарды басқару диапазондарымен қатар LTE телеметриялық сигналдарын және GPS (1,575 ГГц), GLONASS, Galileo сияқты әртүрлі GNSS жүйелерін бұзуға қабілетті. Тізбекті немесе ауыспалы жиілік диапазондарын қолданатын дәстүрлі тәсілдер жиілік диапазондарын ауыстыру кезінде кешігу туғызады, сондықтан бұл жағдай жиілік секірісін қолданатын немесе екі радио құрылғысын қосып қолданатын ақылды дрондардың байланысты сақтауына мүмкіндік береді. Осындай кең спектр ауқымы бойынша сигнал сызықтылығын сақтау бір мезгілде бірнеше бұзушы сигналдарды жіберген кезде пайда болатын кедергілік араласу искаженияларын болдырмауға көмектеседі. Шығыс қуаты 100–125 Вт аралығында болса, орташа антенна күшейтуі мен атмосферадағы қалыпты сигнал жоғалуын ескере отырып, 5 километрден астам қашықтықта мақсаттарды бұзу үшін жеткілікті тиімді сәулелендірілген қуат қамтамасыз етіледі. Қазіргі электрондық соғыс ортасы кез-келген компромисстің болмауымен сипатталатын шыныға спектрлік икемділікті талап етеді. Мұндай өнімділік қазір қосымша артықшылық ретінде ғана емес, операторлар дрондарды сенімді түрде бейтараптау қабілетін қамтамасыз ету үшін міндетті талапқа айналды.

Жүйелік деңгейдегі интеграция: Жиілік-қоспалы қуат күшейткішінің өнімділігі қалай шынайы әлемдегі C-UAS қашықтығы мен сенімділігіне әсер етеді

C-UAS жүйелерінен жақсы нәтижелер алу шынымен радиожиіліктік қуат күшейткіштерінің техникалық сипаттамаларының барлық жүйе дизайнына қаншалықты жақсы сәйкес келуіне байланысты. Шығыс қуатын 100–125 Вт аймағында қарастырғанда, оны бағытталған антеннамен және сапалы фидерлермен біріктіру арқылы біз 2 километрден астам қашықтықта сигналдарды сенімді түрде бұзуға болады. Жетілетін қашықтық шынында да антенна күшейтуі мен ортаның қолайлылығына байланысты өзгереді. 500 МГц-тен бастап 40 ГГц-ке дейінгі жиілік ауқымын қамтитын жабылу арқылы біз басқару сигналдарын, бейне ағындарын және навигациялық диапазондарды бір уақытта басып ала аламыз, бұл әртүрлі жиіліктер арасында ауысатын немесе резервтік жүйелері бар қиын дрондарды тірекке алуға мүмкіндік береді. Алайда, тек цифрларға қарау да жеткіліксіз. Жылулық мәселелер де өте маңызды. Күшейткіштер әдетте өткізгіштік қосылысындағы температураның әрбір он градусқа көтерілуіне байланысты шығыс қуатын шамамен 0,5 дБ-ге жоғалтады, бұл ұзақ мерзімді жұмыс кезінде проблемаларға әкелуі мүмкін. Осы жағдайда GaN-on-SiC күшейткіштері өте қолайлы, себебі олар жылуға төзімдірек және тиімдірек жұмыс істейді. Басқа да маңызды факторлар да бар. Біз мықты электромагниттік үйлесімділік экранировкасын және кернеу тербелістерін ±5 пайыздан аспайтындай етіп қатаң қуат басқаруын қамтамасыз етуіміз керек. Бұл факторлар бірігіп, сигнал сапасын сақтауға және қиын жағдайларда да жүйенің тұрақты жұмыс істеуіне көмектеседі. Соңында, нақты жерде жұмыс істеу кезінде нәтиже беретін нәрсе — барлық компоненттердің жоғары сапалы болуы емес, сонымен қатар барлығының нақты өмірлік жағдайларда дұрыс ыңғайласып, бірлесіп жұмыс істеуі.