×
تُعد مكبرات الصوت ذات الترددات الراديوية (RF) مكونات أساسية في أنظمة الدفاع الحديثة لمكافحة الطائرات المُسيَّرة (C-UAS)، حيث تتيح التحكم الدقيق في الطاقة الكهرومغناطيسية لإعاقة الطائرات المُسيَّرة المعادية أو تعطيلها. تقوم هذه الأنظمة بتكبير إشارات الترددات الراديوية إلى مستويات عالية من القدرة، مما يقطع عمليات الطائرات المُسيَّرة من خلال التداخل المُستهدف.
تُضخِّم مُضَخِّمات القدرة الإذاعية (RF) الإشارات الراديوية الضعيفة وترفعها إلى مستويات أعلى بكثير من القدرة، وعادة ما تكون بين 50 واط و10 كيلوواط. ما تنتجه هذه الأجهزة هو طاقة كهرومغناطيسية مركزة بدرجة كافية لتعطيل أو حجب اتصالات الطائرات المُسيَّرة بالكامل. في مجال أنظمة مكافحة الطائرات المُسيَّرة (C-UAS)، تركز معظم هذه المُضَخِّمات على الترددات المحيطة بـ 2.4 جيجاهيرتز و5.8 جيجاهيرتز، لأن هذه هي الترددات التي تعمل عليها معظم الطائرات المُسيَّرة الاستهلاكية للتحكم فيها ونقل فيديوهاتها. كما أصبحت الإصدارات الأحدث من المُضَخِّمات ذات الحالة الثابتة (solid state) فعَّالةً إلى حد كبير أيضًا، حيث تصل كفاءتها غالبًا إلى أكثر من 65%، مع القدرة على استهداف ترددات محددة دون التأثير على الإلكترونيات الأخرى القريبة. هذا الأمر مهم جدًا في المواقف الواقعية التي نحتاج فيها إلى إيقاف الطائرات المُسيَّرة المُخالفة دون التسبب في مشاكل للمعدات اللاسلكية المشروعة.
تُمكِّن مُضَخِّمات القدرة الإذاعية (RF) من إستراتيجيتين رئيسيتين للتشويش:
من خلال ضبط القدرة الناتجة (المقاسة بوحدة الديسيبل ميلي) وأنماط التعديل بدقة، يمكن لهذه الأنظمة أن تعطل انتقائيًا أنظمة GPS و Wi-Fi والبروتوكولات الخاصة المستخدمة من قبل الشركات المصنعة الكبرى مثل DJI و Autel - دون التأثير على البنية التحتية المحيطة.
تعمل الطاقة الراديوية المستهدفة على تعطيل الطائرات المُسيرة من خلال ثلاث آليات رئيسية:
تستخدم الأنظمة ذات المواصفات العسكرية تقنية ترانزستور نيتريد الغاليوم (GaN) لتوليد كثافة قوة قصوى تتجاوز 10 واط/ملم، مما يسمح بفاعلية التصدي على مسافات تصل إلى 1.2 كم (0.75 ميل) مع دعم نشر مدمج وقابل للنقل.
تعمل أنظمة المايكروويف عالية القدرة أو أنظمة HPM من خلال استخدام مكبرات تردد الراديو (RF) لتوليد نبضات مركزة من الطاقة الكهرومغناطيسية يمكنها تعطيل إلكترونيات الطائرات المُسيَّرة دفعة واحدة عبر عدة أنظمة مختلفة. عندما يتم توجيه طاقة المايكروويف في أشعة ضيقة، يحدث ما يُعرف بالتشويش الكهرومغناطيسي المحلي (EMI) الذي يُعيق طريقة توجيه الطائرات المُسيَّرة وتواصلها والحفاظ على تحكمها. قامت الجيش البريطاني بتجربة في عام 2025 باستخدام إحدى هذه الأسلحة التي تعمل بالطاقة الموجهة ذات التردد اللاسلكي، ونجحت في إسقاط 9 من أصل 10 طائرات مُسيَّرة ضمن سرب. وهذا يُظهر مدى قابلية هذا النوع من التكنولوجيا للتوسيع من أجل التعامل مع تهديدات متعددة في وقت واحد.
بدأ استخدام أنظمة حقول حديثة في دمج مكبرات الصوت الراديوية (RF) القادرة على التعامل مع إخراج يتراوح بين 50 إلى 300 كيلوواط في إعداداتها المتنقلة. خلال الاختبارات في البيئات الصحراوية، تمكن نموذج أولي لمركبة مدرعة من إسقاط اثنتي عشرة طائرة مُسيرة متوسطة الحجم داخل مساحة قطرها 400 متر. حافظ النظام على قوة إشارة جيدة حتى عندما ارتفعت درجات الحرارة، حيث لم تتجاوز خسارة الكفاءة 3 ديسيبل رغم ارتفاع الحرارة. لماذا يعمل هذا النظام بكفاءة عالية؟ وذلك لأن هذه الأنظمة الجديدة تستخدم مصفوفات مكبرات الحالة الصلبة بدلًا من التقنيات القديمة المعتمدة على الصمامات. كانت هذه التبديلة فارقة في مسألة الموثوقية والأداء في المواقع التشغيلية الفعلية.
تتجه أحدث أسلحة الطاقة المركزة باستخدام الموجات الراديوية إلى اعتماد تصميمات وحدات قابلة للتخصيص، مما يسمح للمشغلين بتعديل مستوى الطاقة وفقًا لمكان النشر. قد تحتاج المناطق الحضرية إلى حوالي 20 كيلوواط، بينما تتطلب الساحات المفتوحة ما يصل إلى 1 ميغاواط من الطاقة. يمكن لهذه الأنظمة أيضًا تغيير أنماط الموجات بسرعة نسبيًا، حيث تنتقل من تغطية مساحات واسعة بزاوية شعاع تبلغ نحو 10 درجات إلى دقة عالية تصل إلى شعاع بزاوية درجتين عند الحاجة. تتعامل هذه القدرة مع كل شيء بدءًا من الأسراب الجوية من الطائرات المُسيَّرة وصولًا إلى الأهداف ذات القيمة العالية التي تستحق الحماية. ما يجعل هذه الأنظمة فعالة حقًا ضد التهديدات الحديثة هو قدرتها على تحليل الترددات الراديوية في الوقت الفعلي. يقوم النظام باستمرار بتعديل التردد الذي يعمل به ليظل متقدمًا على الطائرات المُسيَّرة التي تحاول تجنّب الاكتشاف من خلال الانتقال بين ترددات مختلفة. هذا النوع من الاستجابة التكيفية يمنح المشغلين ميزة تكتيكية كبيرة في بيئات المعارك المعقدة اليوم.
تختلف قواعد استخدام القدرة الكهربائية لهذه الأنظمة بشكل كبير حسب موقع نشرها. عادةً ما تلتزم المدن بمستويات منخفضة من القدرة، بحيث لا تتجاوز 10 كيلوواط، لتجنب إحداث اضطرابات لدى المدنيين. أما في المناطق العسكرية، فتتزايد هذه القيم بشكل كبير، حيث يمكن السماح بقدرة تصل إلى 500 كيلوواط في حالات الدفاع عن الأعماق. كما أظهرت بعض الدراسات الحديثة التي أجريت السنة الماضية نتائج مثيرة للاهتمام. فقد تبين أن قيام المشغلين بمعايرة معداتهم بشكل دقيق يقلل من خطر إلحاق الضرر الإلكتروني العرضي بنسبة تصل إلى ثلاثة أرباع مقارنة بالتشغيل العشوائي. كما تحتوي بعض النماذج الحديثة على ميزة ذكية أخرى، وهي آلية إيقاف تلقائي تُفعّل عندما يكتشف النظام إشارات تعريف الأصدقاء (IFF)، مما يعني ببساطة أنها لا تطلق النيران على الجانب الصديق. إنها ميزة بالغة الأهمية عندما تكون الأرواح على المحك.
تقدم ترانزستورات نيتريد الغاليوم (GaN) أداءً متفوقًا مقارنة بالأشباه الموصلات التقليدية في التطبيقات الدفاعية، حيث توفر كثافة قدرة أعلى بنسبة 300% مقارنة بأشباه الموصلات من نوع أرسنييد الغاليوم، وتعمل بشكل موثوق عند جهود تفوق 100 فولت. وتصل هذه المضخمات إلى كفاءة إضافة القدرة بنسبة 85% في أنظمة التشويش، أي أعلى بنسبة 35% مقارنة بالبدائل القائمة على السيليكون. ومن أبرز المزايا ما يلي:
أصبحت المضخمات القائمة على نيتريد الغاليوم (GaN) لها أولوية في الأنظمة التي تتطلب مرونة ترددية سريعة، كما أظهرت ذلك عملية نشر الجيش الأمريكي لمسخّنات بقدرة 20 كيلوواط ومدعومة بنيتريد الغاليوم (GaN) في عوامل شكل مدمجة تقل عن 2U في عام 2023
لقد غيرت عملية الانتقال من أنابيب الفراغ القديمة إلى مكبرات الصوت ذات الحالة الصلبة من نوع GaN بشكل كبير قواعد اللعبة فيما يتعلق بالأسلحة الموجهة للطاقة. تدمج الأنظمة الحديثة وحدات الطاقة بطريقة تسمح لها بتعزيز الإخراج الراديوي (RF) من كيلوواط واحد حتى 500 كيلوواط مع الحفاظ على الإشارة نقية وغير مشوهة. تُظهر الأرقام أيضًا قصة مماثلة، حيث كشفت الاختبارات الميدانية عن تحسن يقدر بحوالي 82 بالمئة من حيث مدة تشغيل هذه الأنظمة بشكل مستمر. بالنسبة لنظام مثل نظام التشويش على الطائرات المُسيّرة المعتمد على الموجات الدقيقة، فهذا يعني أن المشغلين قادرون على تعطيل تلك الأسراب المزعجة من الطائرات لفترات أطول بكثير دون الحاجة إلى إيقاف النظام للتبريد أو الصيانة.
يعني تفوّق تقنية نيتريد الغاليوم (GaN) من حيث كثافة القدرة أن الأنظمة يمكن تصنيعها أصغر وأخف بشكل عام. على سبيل المثال، فإن أحدث أجهزة التشويش المحمولة تحوي مكبرات RF ذات نطاق ترددي كامل ضمن حزم تقل عن 4 كيلوغرامات، أي ما يعادل 60 بالمئة أخف مقارنة بما كان متوافرًا في 2020. إن الصغر في الحجم يُحدث فرقًا كبيرًا عندما يتعلق الأمر بنشر المعدات بسرعة في الميدان. لقد اختبر حلف الناتو مؤخرًا أنظمة تعتمد على GaN مثبتة على الشاحنات، وقد أثبتت هذه الأنظمة قدرتها على حماية مناطق كبيرة تصل مساحتها إلى 5 كيلومترات مربعة من التهديدات المُزعجة من فئة الطائرات المُسيّرة من الفئة الثالثة.
على الرغم من أن تكاليف إنتاج مكبرات GaN أعلى بنسبة 40% مقارنة بتلك المصنوعة من السيليكون، إلا أن عمرها الافتراضي أطول بعشر مرات (25,000 ساعة MTBF) واستهلاكها للطاقة أقل بنسبة 75%، مما يحقق قيمة قوية على مدى دورة الحياة. وتتوقع تحليلات الدفاع أن تُشكل تقنية GaN 87% من عمليات نشر أنظمة مكافحة الطائرات المُسيّرة الجديدة بحلول عام 2026، مدفوعةً بمزاياها المتفوقة من حيث معايير SWaP-C (الحجم والوزن والطاقة والتكلفة).
تعتمد تقنية المصفوفة المُحلَّلة على عدة مكبرات طاقة راديوية تعمل معًا لتوجيه الحزم الكهرومغناطيسية بتحكم دقيق جدًا عند الأطوال الموجية الميليمترية. عندما يُعدّل المهندسون زوايا الطور عبر أجزاء مختلفة من مصفوفة الهوائي - وهو ما ينبع مباشرةً من تقنيات الرادار التقليدية - فإنهم يحصلون على إشارة مركزة بوضوح في اتجاهٍ واحد، كما يقلّلون من الإشارات غير المرغوب فيها في أماكن أخرى باستخدام التداخل الهدّام.
تحسّن مكبرات الصوت الراديوية القائمة على النيتريد الغاليومي (GaN) تماسك الحزمة من خلال توفير كفاءة إضافية للطاقة تزيد عن 70% عند الترددات في نطاق X. وقد أكدت الاختبارات الميدانية أن المصفوفات المُحلَّلة المزودة بـ GaN قادرة على تغيير اتجاه الحزمة في أقل من 200 ميكروثانية - أسرع مما يمكن للطائرات المُروحية رباعية الدوران التحكم به.
تُحوِّل خوارزميات التشكيل الشعاعي المتقدمة مخرجات مُضخِّم الإشارة الراديوية إلى مناطق تكيفية لإنكار الإشارة، والتي تتتبع الطائرات المُسيَّرة غير المصرح بها باستخدام مدخلات رادارية أو كهروضوئية. خلال اختبار لحلف الناتو في 2023 لنظام مضاد للطائرات المُسيَّرة، حققت صفائف RF ذات 64 قناة معدل تحييد بلغ 92% ضد أسراب الطائرات المُسيَّرة من خلال:
يقلل هذا النهج الاعتماد على مُعطلات الإشارة ذات الاتجاه الأوسع، مما يمكّن من توفير حماية قابلة للتوسيع للمنشآت الحيوية. وقد تمكن النموذج الأولي الذي يستخدم مُضخِّمات GaN من تحقيق تحسين بنسبة 8:1 في نسبة القدرة إلى الوزن مقارنة بالأنظمة القائمة على الصمامات، مما يسهل تركيبها على المركبات التكتيكية.
