×
Radiofrekvenční (RF) výkonové zesilovače jsou klíčovými komponenty moderních obranných systémů proti bezpilotním letadlům (C-UAS), které umožňují přesnou kontrolu elektromagnetické energie za účelem narušení nebo znemožnění činnosti nepřátelských dronů. Tyto systémy zesilují RF signály na vysokou výkonovou úroveň, čímž efektivně přerušují činnost dronů cílenou interferencí.
RF výkonové zesilovače převádějí slabé rozhlasové signály na mnohem vyšší výkonové úrovně, obvykle někde mezi 50 watty a 10 kilowatty. Co tyto zařízení vytvářejí, je soustředěná elektromagnetická energie dostatečně silná na to, aby zcela narušila nebo zablokovala komunikaci dronů. Pokud jde o práci s protidronovými systémy (C-UAS), většina těchto zesilovačů se zaměřuje na frekvence kolem 2,4 gigahertzů a 5,8 gigahertzů, protože právě na těchto frekvencích většina konzumních dronů provozují ovládání a video přenosy. Novější verze na bázi tranzistorů se také staly poměrně efektivními, často dosahují účinnosti vyšší než 65 %, a zároveň jsou schopny cílit na konkrétní frekvence, aniž by rušily jiné elektronické zařízení v okolí. To má velký význam v reálných situacích, kdy potřebujeme zastavit nebezpečné drony, aniž bychom způsobovali problémy legitimním bezdrátovým zařízením.
RF zesilovače umožňují dvě hlavní strategie rušení:
Přesným nastavením výstupního výkonu (měřeného v dBm) a vzorů modulace mohou tyto systémy selektivně rušit GPS, Wi-Fi a proprietární protokoly používané hlavními výrobci, jako jsou DJI a Autel – bez ovlivnění okolní infrastruktury.
Cílená RF energie znemožňuje dronům fungování prostřednictvím tří hlavních mechanismů:
Systémy vojenské kvality využívají technologii tranzistorů z nitridu gallia (GaN) k vytváření špičkových výkonových hustot přesahujících 10 W/mm, což umožňuje účinné nasazení na vzdálenosti až 1,2 km (0,75 míle) a zároveň umožňují kompaktní a mobilní nasazení.
Systémy vysokofrekvenčního mikrovlnného záření nebo HPM systémy fungují tak, že využívají RF zesilovače k vytváření soustředěných výbojů elektromagnetické energie, které dokáží najednou vyřadit elektroniku dronů napříč několika různými systémy. Když je mikrovlnná energie zaměřována v úzkých paprscích, vzniká tzv. lokální EMI rušení, které ovlivňuje navigaci, komunikaci a ovladatelnost dronů. Britská armáda provedla v roce 2025 test jednoho z těchto zbraní s rádiovým frekvenčním směrovaným energií a podařilo se jí zastavit přibližně 9 z 10 dronů ve stíhajícím roji. To ukazuje, jak škálovatelná tato technologie je pro zvládání více hrozeb současně.
Moderní polní systémy začínají integrovat RF zesilovače, které dokážou zpracovat výstupy v rozsahu 50 až 300 kilowatty ve svých mobilních konfiguracích. Během testů v pouštním prostředí prototyp pancéřového vozidla sestřelil dvanáct středně velkých dronů v prostoru o rozloze 400 metrů. Systém si udržel silný signál i přes prudké zvýšení teploty, přičemž ztratil méně než 3 dB účinnosti navzdory vedru. Proč to funguje tak dobře? Protože tyto nové systémy využívají pole polovodičových zesilovačů místo zastaralých technologií založených na elektronkách. Tato změna udělala obrovský rozdíl v otázce spolehlivosti a výkonu na skutečných operačních místech.
Nejnovější RF zbraňové systémy zaměřené na energetické paprsky se posouvají směrem k modulárnímu návrhu, který umožňuje operátorům škálovat výkon podle místa nasazení. Ve městských oblastech může postačovat výkon kolem 20 kW, zatímco na otevřených bitevních polích může být potřeba až masivních 1 MW. Tyto systémy také dokážou poměrně rychle přepínat vysílací formáty, od širokého pokrytí úhlem paprsku kolem 10 stupňů až po přesný zásah s úhlem pouhých 2 stupně, pokud je to potřeba. Tato funkce zvládne vše od ochrany před rojovými drony po likvidaci cenných cílů. Co tyto systémy činí opravdu účinnými proti moderním hrozbám, je jejich schopnost analyzovat rádiové frekvence v reálném čase. Systém neustále upravuje svou provozní frekvenci tak, aby byl vždy o krok napřed před drony, které se snaží uniknout detekci skákáním mezi různými frekvencemi. Tento druh adaptivní odezvy poskytuje operátorům významnou taktickou výhodu v dnešních složitých bojových prostředích.
Pravidla pro maximální výkon těchto systémů závisí silně na místě nasazení. Ve městech je obvykle výkon držen na nízké úrovni, zpravidla pod 10 kW, aby nebyl narušen běžný život. Pokud však mluvíme o vojenských oblastech, hodnoty se značně zvyšují, někdy až na 500 kW, zejména v situacích obrany proti rojům. Nedávný výzkum z loňského roku ukázal také něco zajímavého. Pokud operátoři správně zkalibrují své zařízení, dochází ke snížení náhodných elektronických poškození zhruba o tři čtvrtiny ve srovnání s případem, kdy je vše necháno bez dozoru. Další chytrou funkcí novějších modelů je automatické vypnutí. Toto se aktivuje, jakmile systém detekuje vlastní IFF signály, čímž je v podstatě bráněno tomu, aby systém zaútočil na vlastní sílu. V podstatě velmi důležitá věc, když je v sázce lidský život.
Tranzistory z gallium nitridu (GaN) nabízejí vyšší výkon než tradiční polovodiče v obranných aplikacích, poskytují 300 % vyšší hustotu výkonu než gallium arsenid a spolehlivě pracují při napětích nad 100 V. Tyto zesilovače dosahují 85 % účinnosti přidaného výkonu v systémech rušení – o 35 % více než křemíkové alternativy. Klíčové výhody zahrnují:
GaN zesilovače jsou nyní prioritní ve všech systémech vyžadujících rychlou frekvenční agilitu, jak to dokázala armáda USA v roce 2023 nasazením 20 kW GaN aktivních rušiček v kompaktních <2U formátech.
Přechod od starých elektronkových lamp k moderním polovodičovým zesilovačům GaN výrazně změnil pravidla hry pro zbraňové systémy využívající směrovanou energii. Současné systémy kombinují výkonové moduly způsobem, který umožňuje zvýšit výkon v pásmu RF od 1 kilowattu až po 500 kilowattů, přičemž signál zůstává čistý a bez zkreslení. Mluví za to i čísla – provozní testy odhalily zlepšení výkonu kolem 82 %, pokud jde o dobu, po kterou tyto systémy mohou neustále pracovat. U něčeho jako jsou mikrovlnné systémy rušení dronů to znamená, že obsluha může mnohem déle vyřazovat tyto obtížné roje dronů, aniž by musela systém vypínat kvůli chlazení nebo údržbě.
Výhoda výkonové hustoty technologie nitridu gallia (GaN) znamená, že systémy lze celkově vyrábět mnohem menší a lehčí. Vezměme si například nejnovější přenosné rušičky, které mají ve svém provedení o hmotnosti pod 4 kilogramy zesilovače pokrývající celé frekvenční spektrum, což je o více než 60 % lehčí ve srovnání s dostupnými zařízeními z roku 2020. Menší zařízení znamená obrovský rozdíl, pokud jde o rychlou instalaci na místě. NATO nedávno otestovalo GaN systémy namontované na kamionech a tyto konfigurace prokázaly, že dokážou chránit poměrně rozsáhlé oblasti až do 5 čtverečních kilometrů před obtížnými hrozbami dronů kategorie 3.
Ačkoli výrobní náklady na zesilovače GaN jsou 40 % vyšší než u křemíkových alternativ, jejich 10krát delší životnost (25 000 hodin MTBF) a o 75 % nižší energetická náročnost zajišťují výraznou hodnotu v průběhu životního cyklu. Odborníci na obranu předpovídají, že GaN bude tvořit 87 % nových nasazení RF systémů proti dronům do roku 2026, a to díky svému výbornému parametru SWaP-C (velikost, hmotnost, výkon a náklady).
Technologie fázované antény využívá několik RF výkonových zesilovačů, které společně směrují elektromagnetické paprsky s velmi jemnou kontrolou na milimetrových vlnových délkách. Když inženýři upravují fázové úhly v různých částech anténního pole – což přímo vychází z klasických radarových technik – získají takto soustředěný signál v jednom směru a zároveň potlačí nežádoucí signály jinde pomocí destruktivní interference.
RF zesilovače na bázi GaN zlepšují koherenci paprsku tím, že dosahují účinnosti převáděného výkonu přes 70 % v pásmu X. Terénní testy potvrzují, že fázovaná pole vybavená GaN mohou změnit směr paprsku za méně než 200 mikrosekund – rychleji, než se mohou pohybovat obratní kvadrokoptéry.
Pokročilé algoritmy formování paprsku převádějí výstup RF zesilovače na adaptivní „zóny odmítnutí signálu“, které sledují neoprávněné drony pomocí radarových nebo elektrooptických vstupů. Během testu proti dronům NATO v roce 2023 dosáhly 64kanálová RF pole 92% úspěšnosti v neutralizaci rojů dronů následujícím způsobem:
Tento přístup snižuje závislost na všesměrových rušičkách a umožňuje škálovatelnou ochranu kritické infrastruktury. Prototypy využívající GaN zesilovače dosáhly 8násobního zlepšení poměru výkonu k hmotnosti ve srovnání s trubkovými systémy, což usnadňuje jejich integraci na taktická vozidla.
