×
Et RF võimendajad töötaksid korralikult häirimissüsteemidega, peavad nad sobima õigete töösagedustega, et me ei raiskaks energiat ega tekitaks soovimatut häireid. Mõnede 2023. aasta välitestide kohaselt vähendasid need võimendajad, mis hõlmasid sagedusvahemikku 1,7 kuni 4,2 GHz kitsamate ribade asemel, energiatarbimist ligikaudu 18%, samal ajal säilitades signaali kvaliteeti (nagu Dewinjammer oma 2023. aasta uuringus märkis). Kui aga sagedusvahemikud ei ühti, tekivad probleemid. Olulised piirkonnad, kus ohud võivad ilmneda, jäävad täielikult kaitseta, või veel hullem, levivad signaalid naaberkanalitesse, mis võib tegelikus elektroonilises sõjanduses asju tõsiselt segada.
Kaasaegsed häirijad peavad samaaegselt häirima signaale GPSi (1,2/1,5 GHz), mobiilside (700 MHz–4 GHz) ja Wi-Fi (2,4/5 GHz) vahemikus, mis nõuab üle 500 MHz ribalaiuse. GaN-pooljuhttehnoloogial põhinevad lairibade RF-võimendite saavutavad üle 50 dB tugevnemise oktaavi ulatuses, võimaldades üksiku võimendi asendada mitme kitsaribalise seadmega ilma, et toimivus kahaneb.
Reguleeritavad võimendajad, mis suudavad toota 30 dBm väljundvõimsust sagedustel vahemikus 800 MHz kuni 4 GHz, kasutatakse nüüd tõhusalt sõjaväelaste poolt selliste ohtude vastu nagu GPS-juhitavad droonid ja need tüütud 5G-ga varustatud IED-id. Selliste süsteemide jõudluse analüüsimisel selgub, et nad säilitavad VSWR-i alla 2,5:1 olulistes spektri punktides, näiteks 2,3 GHz juures, mis hõlmab LTE signaale, ja 3,5 GHz juures, kus toimib 5G n78. See näitab üsna selgelt, et laiandvõimendajad pakuvad suurepärast kaitset mitmesuguste ohtude ees, ilma et peaks midagi loobuma jõudluse kvaliteedist.
Signaalide edukaks häirimiseks peavad võimendused eraldama rohkem võimsust kui sihtseadmest tuleb. Võtke näiteks kaubanduslikud droonid – enamik hobijammeritel on neist raske hakkama saada, kunless nad suudavad genereerida umbes 50 vatti pidevvoogulise võimsusega, et lihtsalt segada GPS-signaale. Sõjalised rakendused on veelgi nõudlikumad ja mõnikord on vaja üle 300 vati, et sulgeda need kaugside sideühendused. Probleem kasvab, kui tõstetakse väljundvõimsust, sest soojus koguneb kiiresti. Seetõttu pöörduvad paljud professionaalid tänapäeval galliumnitriidi-põhiste võimenduste poole. Need suudavad paremini soojusega toime tulla ja jäävad stabiilseks, ilma et signaalid liiga palju moonutuksid, mis on eriti oluline intensiivsete operatsioonide ajal, kus usaldusväärsus loeb.
Kui võimendajad töötavad mittelineaarses režiimis, tekitavad nad need igasugu tüütud harmoonilised moonutused koos segumoonutustega, mis häirivad tõrje täpsust. Kui aga käitatakse neid võimendajaid just alla nende 1 dB kompressioonipunkti, siis juhtub midagi huvitav – spektraalne taastekkimine väheneb umbes 65 protsenti, nagu näitas IEEE-uuring 2024. aastal. See on eriti oluline siis, kui tegemist on üksteise peale ulatuvate sagedusribadega, nagu seda leidub 4G ja 5G võrkude vahel. Selline seadistus tagab, et tõrjesüte jääks suunatud just sellele, mida soovitakse blokeerida, mitte et see kattaks ebatähtsa signaali, mis püüab normaalselt läbi murda.
Väljundvõimsuse maksimeerimine vähendab tihti efektiivsust 30–40%soojuse kogunemise tõttu. Edasijõudnud konstruktsioonid vähendavad seda efekti kohanduva eelpinge ja Doherty-konfiguratsioonide abil, saavutades 80% drenaažiefektiivsuse 150 W väljundil. Need parandused pikendavad tööiga kestvust, eriti liikuvates platvormides, kus jahutusvõimsus on piiratud.
Kolmandat astet lõikepunkt (IP3) mõõdab võimendi võimet tõrjuda intermodulatsioonihäireid, kui töödeldakse mitut signaali. Tihedates sageduskeskkondades vähendavad võimendid, mille IP3-väärtus on üle 40 dBm, ristsageduslikku interferentsi. Tööstusanalüüsid näitavad, et seadmed, mille IP3 ületab 45 dBm, vähendavad spektraalset kasvu 30–50%, parandades sihtmärgi täpsust mitmeohtude olukordades.
1 dB kompressioonipunkt, tuntud kui P1dB, on tegelikult punkt, kus võimendi kasv hakkab lineaarse töörežiimi suhtes langema 1 dB võrra. Kui süsteemid töötavad liiga lähedal sellele piirile, hakkavad nad tekitama moonutusi, mis võivad tõsiselt kahjustada häirimise täpsust. Enamik inseneridest teab, et parem on asju piiri äärde ei tõmmata. Impulsssignaalide puhul soovitatakse hea tavapäraselt hoida umbes 6 kuni 10 dB võrra allapoole P1dB-d. Nende keerukate moduleeritud signaalide, nagu OFDM, puhul peab ohutusmarginaal olema suurem, ligikaudu 10 kuni 15 dB võrra allapoole P1dB-d. See lisavaruruum aitab säilitada signaali kvaliteeti isegi siis, kui tuleb silmitsi erinevate muutuvate koormustingimustega, millega reaalmaailma süsteemid igapäevaselt silmitsi seisavad.
Peavooluks nimetatakse töövõimsuse ja maksimaalse väljundvõimsuse vahelist vahepealset piiri, mis kaitseb signaalitippude vastu. Mobiilsetes jammingi süsteemides aitab 3–5 dB peavoolu hoidmine vältida signaali lõikumist ootamatute üleminekute ajal, samuti optimeeritakse energiasäästu. GaN võimendite peavool on 20% suurem kui traditsiooniliste LDMOS konstruktsioonide puhul, mis parandab vastupidavust ootamatutes töötingimustes.
Võimendite sunniviisiline saturatsiooni viimine tekitab kontrollimatuid harmoonilisi võnkeid, mis võivad põhjustada naaberriba häireid. Saturatsiooni 2–4 dB all jäämine tagab stabiilse kasvuteguri, mis on oluline pikaajaliste missioonide jaoks. Väljandmetel on näidatud, et selle vahelemäära järgimine vähendab soojusautomaatika väljalülituste arvu 65% võrra pidevates drone’ide vastaste operatsioonides.
Amplifikatorid, mis töötavad küllastumise lähedal, tekitavad harmoonikuid, mis on alusageduse täisarvulised kordarvud ja võivad häirida mitteeesmärgitud süsteeme. Nende piiramiseks kasutavad insenerid takistussobituse võrke ja töötavad 6–10 dB võrra allapoole kompressiooni. Edasijõudnud lineariseerimise meetodid vähendavad väljaspektraalseid heitlaineid veel 15–20 dB võrra, tagades puhtama spektraalse väljundi kaasaegsetes häirimisplatvormides.
2 dB suurendamine müraarvus vähendab häirija tundlikkust 35%, mis võib lubada nõrkadel ohu-signaalidel häirimisest vältida. Droonide vastaste rakenduste puhul, mis sihivad väikese võimsusega LoRa signaale, peavad amplifikatorid hoidma müraarvu alla 1,5 dB. Termiline stabiilsus tagab ±0,2 dB müraarvu järjepidevuse temperatuuril -40°C kuni +55°C, säilitades toimivuse äärmuslikes keskkondades.
Kolmeastmeline lähenemine tagab signaalipuhastuse:
Maandustasandi segmentatsioon takistab harmooniliste voolude tekitamast vale modulatsiooni toiteallikates, eriti oluline piiratud ruumiga sõidukitesse paigaldatavates häirimisseadmetes.
Mobiilsete häirimissüsteemide korral toimimiseks vajavad nad RF-võimendeid, mis suudavad olla samaaegselt nii võimsad kui ka kompaktne, samas säilitades siiski hea tõhususe. Enamik insenerid räägivad sellisest asjast nagu SWaP-C, kui neid süsteeme projekteerivad. See tähendab suurust, kaalu, võimsust ja kulusid. Tegelikult iga pisiasi loeb, sest lisatud ruum või võimsustarve võib otsustada, kas süsteem tegelikult reaalsetes olukordades kasutusele võetakse. Kaitseuuringute 2023. aasta raporti kohaselt põhjustas ligikaudu kahe kolmandiku häirijate ebaõnnestumisi seadmete ülekuumenemine või liiga kiire võimsuse kadumine võrreldes nende SWaP-spetsifikatsioonidega. See näitab, kui kriitilise tähtsusega on soojusjuhtimine nendes kompaktsetes süsteemides.
Tõhus integreerimine nõuab kooskõlastust RF-võimendite ja kolme tuumaallsüsteemi vahel:
Sisseehitatud termilised andurid ja aktiivne jälgimine vähendavad rikkeid 38% kõrge koormuskasutusega operatsioonides. Peamised strateegiad hõlmavad:
Need tavad tagavad RF-võimendi >90% häirimise tõhususe rohkem kui 5000 tundi rasketes ekspluatatsioonitingimustes
Raadiosageduslikel võimsusvõimenditel tuleb vastata töösagedustele ja ribalaiusele, et häirida sihtmärke efektiivselt ilma võimsuse raiskamiseta ega mittesihtmärkide alade segamise ohtu seadmata.
Muutuvad võimendid pakuvad laia sagedusulatust, võimaldades tõhusalt häirida erinevaid ohusid, nagu GPS-juhitavaid dronest ja 5G-võimega seadmeid, ilma et see kompromisseks nende jõudluse.
SWaP (suurus, kaal, võimsus ja kulu) on oluline liikuvate häirimissüsteemide kujundamisel, tagades, et need oleks kompaktne, efektiivne ja võimeline pikaajalisteks operatsioonideks välioludes.
Sobiv soojushaldus takistab ülekuumenemist ja tagab raadiosageduslike võimsusvõimendite stabiilse jõudluse, eriti kompaktsetes liikuvates häirimissüsteemides.
