×
Raadiosagedusega (RF) võimendid on olulised komponendid kaasaegsetes vastulennukite (C-UAS) kaitsetesüsteemides, võimaldades elektromagnetenergiat täpselt kontrollida ja nii häirida või kärpida vaenulikke dronid. Need süsteemid võimendavad RF signaale kõrgeks võimsuseks, millega häiratakse dronite tööd sihitud häiringu abil.
RF võimendusseadmed võtavad nõrgad raadiosignaalid ja tõstavad nende võimsust palju kõrgemale tasemele, tavaliselt vahemikus 50 vatti kuni 10 kilovatti. Need seadmed toodavad suunatud elektromagnetenergiat, mis on piisavalt tugev, et täielikult häirida või blokeerida lennuke seadmete suhtlemist. Kui juttu on lennuke vastu võetavate süsteemide (C-UAS) tööst, siis suurtõenäoliselt keskenduvad need võimendid sagedustele umbes 2,4 gigahertsi ja 5,8 gigahertsi juures, kuna just seal toimivad enamiku tarbijelendurite juhtimise ja videoside kanalid. Uuemad tahkiseadmed on saanud üsna energiatõhusaks, saavutades tihti üle 65% tõhususe, samas suudavad nad siiski sihikindlalt mõjutada konkreetseid sagedusi, häirimata teisi lähedal asuvaid elektroonikaseadmeid. See on reaalse maailma olukordades väga oluline, kus on vaja peatada ebaseaduslikud lennuke seadmed, samas ei tohi põhjustada probleeme lubatud traadita seadmetega.
RF võimendid võimaldavad kahte põhilist segamisstrateegiat:
Välja tootvõimsuse (mõõdetud dBm-s) ja modulatsiooni mustri täpse reguleerimise kaudu võivad sellised süsteemid valikuliselt häirida GPS-i, Wi-Fi ja DJI ja Autel'i peamiste tootjate poolt kasutatavaid omi protokolle – ilma et see mõjutaks ümbritsevat infrastruktuuri.
Sihipärane RF energia lülitab lennuaparaadid välja kolme peamise mehhanismi kaudu:
Sõjaväeliste süsteemide jaoks kasutatakse tänapäeval lämmastikku sisaldavate lämmastikku (GaN) tranzistorite tehnoloogiat, et saavutada tippvõimsuse tihedus üle 10 W/mm, mis võimaldab tõhusat rakendamist kaugustel kuni 1,2 km (0,75 miili), samuti kompaktset ja mobiilset paigaldamist.
Kõrge võimsusega mikrolainetehnika ehk HPM-süsteemid töötavad raadiosignaali võimendajate abil, mis tekitavad kontsentreeritud elektromagnetenergia laineid, mis suudavad korraga välja lülitada mitme erineva süsteemi dronieelektronika. Kui mikrolaineteenergia on suunatud kitsastes kiirtes, tekib nii nimetatuks EMI-voor, mis segab dronide navigeerimist, suhtlemist ja kontrolli all hoidmist. Briti armeed tegi 2025. aastal katsete käigus ühe sellise raadiosagedusliku suunatud energiarelva abil katset ja suutis peatada 10st dronist 9. See näitab, kui mõõdutav on selline tehnoloogia mitmete korraga tekkivate ohtudega toimetulemiseks.
Kaasaegsed väli süsteemid alustavad RF võhmendajate kasutamist, mis suudavad mobiilsetes seadmetes töötlemiseks vahemikus 50 kuni 300 kilovatti. Katsetustega kõrbemas keskkonnas õnnestus broneeritud sõidukiprototüübil tuua alla kaks korda 12 keskmise suurusega tuulelennukeid 400 meetri ulatuses. Süsteem hoidis oma signaali tugevaks ka siis, kui temperatuurid tõusid, kaotas vähem kui 3 dB efektiivsust kuigi kuumuses. Miks see nii hästi toimib? Sellepärast, et need uued süsteemid kasutavad tahkise võhmendaja massiive asemel vanamoodi torubasist tehnoloogiat. Vahetamine on muutnud kõike usaldusväärsuse ja jõudluse seisukohalt tegelike paigalduskohtade suhtes.
Uusimad RF suunatud energiarelva liikuvad modulaarse disaini poole, mis võimaldab operaatoritel võimsuse väljundit vastavalt paigutuskohale reguleerida. Linnapiirkondades võib vajada umbes 20 kW-d, samas kui avatud lahinguväljadel on vaja kuni 1 MW võimsust. Need süsteemid suudavad ka laineid üsna kiiresti vahetada, minnes laiaulatuslikust katvusest, kus on umbes 10-kraadine kiirgusnurk, vajadusel punkt-täpse täpsuseni, mis on vaid 2 kraadi. See võime hõlmab kõike alates droonide rühmadest kuni nende kallite sihtharjumiteni, mida tasub kaitsta. Selle süsteemi tõhusust tänapäevaste ohtude vastu suurendab selle võime analüüsida raadiosagedusi reaalajas. Süsteem kohandab pidevalt oma töösagedust, et jääda alati samm ahead droonide eest, mis püüavad vältida tuvastamist, hüpates pidevalt erinevate sageduste vahet. Selline kohanduv reaktsioon annab operaatoritele olulise taktika eelise tänapäevaste keerukate lahingukeskkondade korral.
Süsteemide võimsuse piirangud sõltuvad suurel määral nende paigutuskohast. Linnades hoidutakse tavaliselt pigem väikese võimsuse juures, piirates väljundit alla 10 kW, et igapäevaelu ei segataks. Kui aga jutt käib sõjalistest piirkondadest, tõusevad numbrid märgatavalt, võttes sageli lubatud võimsuseks kuni 500 kW selliste rünnakute ennetamiseks. Mõni aasta tagasi tehtud uuring näitas ka üllatavat tõsiasja. Kui operaatored kulutavad aega seadmete õigeks kalibreerimiseks, väheneb suvaline elektroonikakahju ligikaudu kolmandiku võrra võrreldes olukorraga, kus kõik lihtsalt aktiveeritakse. Uuemates mudelites on ka mõistlik automaatne seiskamise funktsioon. See aktiveerub, kui süsteem tuvastab sõbralikud IFF signaalid, mis tähendab lihtsasti öeldes, et see teab, et ei tohi omaenda poole põhja lasta. Üsna oluline asjaolu, kui mängu tulevad inimeste elud.
Galliumnitraadi (GaN) transistorid pakuvad paremat toimimist kui traditsioonilised pooljuhid kaitse rakendustes, andes 300% kõrgema võimsustiheduse kui galliumarseniid ja töötavad usaldusväärselt üle 100 V pingel. Need võimendid saavutavad 85% võimsuse lisamise efektiivsuse süsteemides, mis häirivad signaale – 35% kõrgema kui kремний-põhiste alternatiivide puhul. Olulisemad eelised on:
GaN-põhised võhmikud on nüüd prioriteetsed süsteemides, mis vajavad kiiret sageduseloominglikkust, nagu näitas Ameerika armee 2023. aasta juulis 20 kW GaN-iga jammerite paigaldamist kompaktsetesse <2U vormifaktoritesse.
Vanade vaakumtorudest kaasaegsete GaN-i pooljuhtvaljundite peale minemine muutis tõesti suunatud energiarelva mängu. Tänapäevased süsteemid kombineerivad võimemooduleid viisil, mis võimaldab neil tõsta RF-väljundit 1 kilovatist kuni 500 kilovatini, säilitades samas signaali puhtust ja vormi. Ka arvud räägivad ise – väljatingimustes tehtud testid näitasid ligikaudu 82% paremat jõudlust seoses sellega, kui kaua need süsteemid võivad pidevalt töötada. Sellise asjaga nagu mikrolainepõhised dronijoonitussüsteemid tähendab see, et operaatoreid saab hoida türskivad dronihordid palju kauem välja ilma, et peaks jaheks või hoolduspausiks seisma jääma.
Galliumi nitrati (GaN) tehnoloogia võimsustiheduse eelised tähendavad, et süsteemid saavad kokku olema palju väiksemad ja kergemad. Võtke näiteks uusimad kanduvad häirijad, mis pakuvad täisriba RF-võimendite 4 kg piirist alla jäävasse kujundisse, mis on umbes 60% kergem kui aastal 2020 saadaval olnud seadmed. Väiksemad seadmed on olulised siis, kui on vaja kiiresti asju paigaldada kohapeal. NATO on hiljuti tegelikult testinud GaN süsteemidega varustatud autosid ning need süsteemid on näidanud, et nad suudavad kaitsta suurt alasid, kuni 5 ruutkilomeetrit, kategooria 3 dronide ohutest.
Kuigi GaN-võimendi tootmiskulud on 40% kallim kui ränipõhjaliste analoogide oma, siis nende 10 korda pikem eluiga (25 000 tundi MTBF) ja 75% väiksem energiakulu tagavad tugeva eluksükliväärtuse. Kaitseanalüütikud prognoosivad, et GaN osakaal uutest RF dronidevastastes paigaldustest jõuab 87% aastaks 2026 selle suurepärase SWaP-C (suurus, kaal, võimsus ja kulu) profiili tõttu.
Faasitud massiivi tehnoloogia toetub mitmele RF-võimendile, mis koos töötades suunavad elektromagnetkiiri väga täpselt millimeetria lainepikkustel. Kui insenerid reguleerivad faasinurki antenni erinevates osades – mis tuleneb otseselt traditsioonilistest radaritehnikatest – saadakse ühes suunas tugev ja keskne signaal ning samal ajal vähendatakse ebaolulisi signaale lagunenud interferentsi abil.
GaN-põhised RF-võimendid parandavad kiirte koherentsi, andes üle 70% võimsusjuurdekasvu efektiivsuse X-riba sagedustel. Väljatingimustes on kinnitatud, et GaN-faasitud massiivid suudavad muuta kiirte suunda alla 200 mikrosekundi – kiiremini kui manööverdavad agiilsete neljarattaliste lennukeid.
Edasijõudnud kiirgussuunimise algoritmid teisendavad RF-võimendi väljundi radar või elektro-optiliste sisendite abil jälgivatesse "signaalilukkude tsoonidesse", mis jälgivad lubamatuid droneid. Aastal 2023 NATO kontra-UAS katsetuses saavutasid 64-kanaliga RF-massiivid 92% neutraliseerimise määrud dronide sümsteemi suhtes, kasutades järgmisi meetodeid:
See lähenemine vähendab ümmargusete häirijate sõltuvust, võimaldades skaalautuvat kaitset kriitilise infrastruktuuri jaoks. GaN-võimenditega prototüübid on saavutanud 8:1 parandatud võimsuse-kaalu suhte torupõhiste süsteemide suhtes, võimaldades integratsiooni taktikavõtteis.
