Kur RF galios stiprintuvai naudojami priešdronų sistemose?

RF galios stiprintuvai elektroninėse atakose: trikdymas ir signalų sutrikdinimas

Trikdymo signalų stiprinimas, kad būtų pertraukta drone’ų valdymo ryšys

RF galios stiprintuvai veikia kaip jėgos daugintuvai elektroninėse atakose, padidindami žemos galios trikdymo signalus iki kilovatų lygio išėjimo, kuris gali užgriūti bepiločių orlaivių valdymo ir valdymo ryšius. Padidindami signalo stiprumą žymiai virš leistinų perdavimų, jie sukuria paslaugos neigimo efektą – efektyviai „šaukiantys per“ operatoriaus komandas. Tai sutrikdo telemetrinį ryšį, vaizdo siuntimą žemyn ir navigacinio duomenų atnaujinimus, priverčiant bepiločius orlaivius nusileisti arba išjungti. Taktinėse prieš bepiločius orlaivius (UAS) platformose paprastai reikalaujama 100 W–1 kW išėjimo galios diapazone nuo 500 iki 2500 MHz, o galios pridėtasis naudingumo koeficientas turi būti didesnis nei 60 %, kad būtų ribojama šiluminė palydovinė pėdsaka tęstinio trikdymo metu. Lauko bandymai patvirtina, kad tinkamai stiprinti signalai pasiekia 95 % trikdymo sėkmės rodiklį prieš komercinius bepiločius orlaivius 500 metrų atstumu.

Dažnių dengimo reikalavimai plataus juostos RF galios stiprintuvams (500–2500 MHz)

Plataus juostos dengimas nuo 500 iki 2500 MHz yra būtinas, kad būtų galima kovoti su besivystančiais bepiločių orlaivių grėsmės profiliais, apima pagrindines veiklos dažnių juostas:

• 900 MHz (valdymas iš tolimosios vietos)
• 1,2–1,6 GHz (GPS/GNSS navigacija)
• 2,4 GHz (vaizdo perdavimai per Wi-Fi)

Amplifikatoriai turi užtikrinti pastovų stiprinimą (±1,5 dB) ir aukštą tiesiškumą visame šiame 5:1 juostos pločio santykyje, kad būtų išlaikyta kliudymo tikslumas ir išvengta netikėto spektrinio išsisklaidymo. Galio nitrido (GaN) technologija leidžia pasiekti tokias charakteristikas – ji užtikrina 50–70 % galios pridėtos naudingumo naudingumą ir palaiko akimirksniškus juostos plotius iki 500 MHz. Kaip nurodyta 2023 m. Elektroninės gynybos apžvalgoje , nepakankamas dažnių diapazonas sudaro 78 % visų veikiančių kliudymo sistemų gedimų, todėl 500–2500 MHz galimybė tapo neabejotina pradinė modernių skraidančiųjų aparatuose (drone’ų) kovos sistemų sąlyga.

RF galios stiprintuvai radaro pagrindu veikiančiose aptikimo ir sekimo sistemose

Aukštos jautrios aktyviojo radaro įgalinimas skraidančiųjų aparatuose (drone’uose) identifikavimui

Aktyvus radarinis aptikimas remiasi RF galios stiprintuvais, kurie generuoja didelės energijos impulsus, gebančius apšviesti mažus, mažai pastebimus skrydžio aparatus – daugelis jų turi radarinį skerspjūvį mažesnį nei 0,01 m². Pagrindiniai stiprintuvo techniniai parametrai apima viršutinę galios išvestį (≥5 kW), impulso į impulsą stabilumą (<0,5 dB svyravimų) ir patikimą šiluminį valdymą. Pavyzdžiui, perdavimo galios padidėjimas 3 dB dvigubina efektyvų mikroskrydžio aparatų aptikimo nuotolį. Šiuolaikiniai kietųjų medžiagų GaN stiprintuvai užtikrina >40 % galios pridėtosios naudingumo naudingumo koeficientą, išlaikydami plačią akimirksnišką juostą nuo L iki S juostos (1–4 GHz). Ši galios, tiesiškumo ir spektrinės lankstumo kombinacija leidžia tiksliai atskirti tikslus – atskiriant skrydžio aparatus nuo paukščių ir žemės triukšmo – ir žymiai sumažina klaidingus signalus tankiuose miestuose.

RF galios stiprintuvai aukštos energijos nukreiptose poveikio sistemose

GaN pagrindu sukurti RF galios stiprintuvai mikrobangų neutralizavimo sistemoms

Didelės energijos mikrobangų (HEMP) neutralizavimo sistemos priklauso nuo RF galios stiprintuvų, kurie sukuria elektromagnetinius impulsus, pakankamai stiprius, kad bekinetiškai išvestų iš veiklos skrydžio aparatus. Galio nitrido (GaN) stiprintuvai yra ypatingai tinkami šiai funkcijai, nes jų galios tankis 5–10 kartų didesnis nei senųjų galio arsenido (GaAs) įrenginių. Tai leidžia sukurti kompaktiškas, nešiojamas sistemas, kurios gali generuoti lauko intensyvumą, viršijantį 1 kW/m², atstumuose, didesniuose nei 100 metrų – to pakanka, kad būtų sutrikdyti skrydžio valdymo blokai, inercinės navigacinės sistemos (IMU) ir globaliosios navigacinės palydovinės sistemos (GNSS) imtuvo veikla. Svarbiausia, kad GaN išlaiko daugiau kaip 60 % galios pridėtos naudingumo našumo diapazone nuo 1 iki 6 GHz, taip sumažindamas šiluminį aprišimą pakartotinai šaudant. Lauko patvirtinimas parodė, kad neutralizavimo sėkmės rodiklis prieš komercinius skrydžio aparatus viršija 90 %, kai stiprintuvo viršutinės galios stiprinimas viršija 20 dB – todėl GaN tapo faktiniu standartu greitoms, tiksliai nukreiptoms poveikio priemonėms C-UAS operacijose.

Pagrindiniai įgyvendinimo pastabai:

• Šilumos valdymas vis dar yra esminis: sandūros temperatūra turi likti žemesnėje nei 175 °C riboje, kad būtų užtikrintas nuolatinis išėjimo signalas ir ilgas tarnavimo laikas
• Harmonikų slopinimas >30 dBc yra būtinas, kad būtų išvengta išorės juostos trukdžių su šalia esančiais radarais ir ryšių pokyčiais
• Neseniai pasiekti naudingumo ir supakuotumo patobulinimai dabar leidžia naudoti nešiojamąsias ir transporto priemonėse montuojamas konfigūracijas, neprarandant išvesties ar patikimumo

RF galios stiprintuvų integravimo į C-UAS platformas problemos

RF galios stiprintuvų integravimas į priešpriešinės nežmoginės skrydžio technikos (C-UAS) sistemas kelia keturis tarpusavyje susijusius inžinerinius iššūkius. Pirma, šilumos valdymas tampa vis sudėtingesnis, kai didelės galios stiprintuvai veikia erdvėje apribotuose, mobiliuose arba fiksuotuose korpusuose – todėl reikalingos pažangios aušinimo priemonės, pvz., garo kameros ar skystojo aušinimo plokštės, kad būtų išvengta našumo prastėjimo. Antra, dažnių koordinavimas yra būtinas, kad būtų išvengta savitarpio trikdžių tarp vienoje vietoje esančių sub sistemų: trikdžių generatoriai, radarai ir ryšių sistemos turi veikti spektraliai izoliuotais ar laiko intervalais ribotais režimais, veikdami vieningos spektro valdymo sistemos valdymu. Trečia, aptikimo jutiklių ir pagrįstų stiprintuvais poveikio priemonių sinchronizavimo delsa turi būti sumažinta iki minimumo – pageidautina mažiau nei 100 ms – kad būtų išlaikytas veiksmingas priešo užtikrinimas prieš lankstius, žemumoje skrendančius bepiločius orlaiviais. Galiausiai, taktinėse platformose taikomos SWaP (dydis, svoris ir galia) sąlygos reikalauja atsargaus kompromiso tarp stiprintuvo išėjimo galios, naudingumo koeficiento ir fizinio gabarito. Pagrindiniai integratoriai šiuos iššūkius sprendžia naudodami modulines architektūras su standartinėmis maitinimo/valdymo sąsajomis, integruota elektromagnetinės suderinamumo (EMC) apsauga ir šiluminėmis savybėmis optimizuotomis sąsajų medžiagomis – tai leidžia patikimai ir tarpveiksmiškai diegti šias sistemas daugiasluoksnėse gynybos ekosistemose. Be tokio integracijai orientuoto projektavimo stiprintuvų patikimumas operacinės apkrovos sąlygomis mažėja, dėl ko kyla pavojus misijos nesėkmei kritinėmis situacijomis.

Dažniausiai užduodami klausimai

Kokią funkciją RF galios stiprintuvai atlieka elektroninėse atakose?

RF galios stiprintuvai silpnus trikdymo signalus stiprina iki didelės galios išėjimo signalų, taip sutrikdydami skrydžio valdymo ryšius, nugalėdami teisėtus perdavimus.

Kodėl plačiajuosčio dažnio dengimo sritis yra būtina RF galios stiprintuvams?

Plačiajuostė dengimo sritis (500–2500 MHz) užtikrina suderinamumą su įvairiais skrydžio aparato ryšio protokolais, padidindama trikdymo veiksmingumą visame dažnių diapazone.

Kaip RF galios stiprintuvai pagerina rado pagrįstą aptikimą?

Jie stiprina radarų signalus, kad apšviestų mažuosius skrydžio aparatus, pagerindami aptikimo nuotolį ir tikslų atskyrimą, ypač triukšmingose aplinkose.

Kokias privalumus GaN (galiu nitridas) technologija suteikia stiprintuvuose?

GaN technologija suteikia aukštą galios tankį, efektyvumą ir patikimumą, leisdama kurti kompaktiškus sprendimus trikdymui, aptikimui ir didelės energijos skrydžio aparato neutralizavimui.

Kokie iššūkiai kyla integruojant RF galios stiprintuvus į priešskrydžio sistemų (C-UAS) platformas?

Pagrindiniai iššūkiai apima šilumos valdymą, posistemės sąveikos prevenciją, sinchronizavimo delsos sumažinimą bei dydžio, svorio ir galios apribojimų įvykdymą.