×
A rádiófrekvenciás (RF) teljesítményerősítők az új generációs irányított energia alapú védelmi rendszerek (C-UAS) elengedhetetlen alkatrészei, amelyek lehetővé teszik az elektromágneses energia pontos irányítását a káros szándékú drónok működésének megszakításához vagy letiltásához. Ezek a rendszerek az RF-jeleket nagy teljesítményszintre erősítik, így célzottan zavarják meg a drónok működését.
Az RF-teljesítményerősítők gyenge rádiójeleket alakítanak át jóval nagyobb teljesítményszintekké, általában valahol 50 watt és 10 kilowatt között. Az ilyen eszközök által előállított elektromágneses energia kellően koncentrált ahhoz, hogy teljesen megszakítsa vagy blokkolja a drónok kommunikációját. Amikor ellent-drón rendszerek (C-UAS) működéséről van szó, a legtöbb ilyen erősítő a 2,4 gigahertzes és az 5,8 gigahertzes frekvenciákra koncentrál, hiszen itt működnek a legtöbb fogyasztói drón vezérlései és videóátviteli rendszerei. A modern félvezetős változatok szintén meglehetősen hatékonyak, gyakran meghaladják a 65%-os hatásfokot, miközben képesek specifikus frekvenciákra célozni anélkül, hogy zavarnák a közelben lévő egyéb elektronikai eszközöket. Ez különösen fontos a valós alkalmazások során, amikor a jogosulatlan drónokat kell leállítani anélkül, hogy zavaró hatást okoznánk a jogosult vezeték nélküli eszközök működésében.
Az RF-erősítők két fő jelzéselnyomási stratégiát tesznek lehetővé:
A kimeneti teljesítmény (dBm-ben mérve) és a modulációs minták pontos beállításával ezek a rendszerek képesek kiválasztottan zavarni a GPS-t, Wi-Fi-t és a fő gyártók, mint például a DJI és az Autel által használt saját protokollokat – anélkül, hogy az azt körülvevő infrastruktúrát érintenék.
A céltájékozott RFE (rádiófrekvenciás energia) három kulcsmechanizmussal képes drónokat letiltani:
Katonai szintű rendszerek gallium-nitrid (GaN) tranzisztor technológiát használnak a csúcsteljesítmény-sűrűség 10 W/mm feletti eléréséhez, lehetővé téve az hatékony beavatkozást legfeljebb 1,2 km (0,75 mérföld) távolságban, miközben támogatják a kompakt, mozgatható telepítést.
A nagy teljesítményű mikrohullámú vagy HPM rendszerek rádiófrekvenciás erősítők segítségével állítanak elő koncentrált elektromágneses energia-adagokat, amelyek képesek egyszerre több különböző rendszert is kikapcsolni, így azonnal hatástalaníthatják a drónok elektronikáját. Amikor a mikrohullámú energiát szűk nyalábokban irányítják, akkor helyileg korlátozott EMI-interferenciát hoz létre, ami zavarja a drónok navigációját, kommunikációját és irányíthatóságát. A brit hadsereg 2025-ben tesztelte ezek közül a rádiófrekvenciás irányított energiafegyverek közül egyet, és sikerült egy rajban lévő drónok kb. 9/10-ét leállítaniuk. Ez jól mutatja, hogy ez a technológia mennyire skálázható több fenyegetés kezelésére egyszerre.
A modern mezőnyi rendszerek egyre inkább olyan RF-erősítőket építenek be, amelyek képesek 50 és 300 kilowatt közötti teljesítmény kimenetelére mobil beállításokban. Sivatagi körülmények közötti tesztelés során egy páncélozott jármű prototípus sikerrel ejtett le tizenkét közepes méretű drónt egy 400 méteres területen belül. A rendszer jele meglepően stabil maradt még a magas hőmérsékleten is, kevesebb mint 3 dB-es hatékonyságveszteséggel. Miért működik ennyire jól? Azért, mert ezek az új rendszerek félvezető alapú erősítőtömböket használnak az elavult csöves technológiák helyett. Az áttérés jelentősen javította a megbízhatóságot és a teljesítményt a tényleges bevetési helyszíneken.
A legújabb, irányított energiájú rádiófrekvenciás fegyverek moduláris tervezési megközelítések felé haladnak, amelyek lehetővé teszik az üzemeltetők számára a teljesítménykimenet skálázását a telepítés helyétől függően. Városi területeken körülbelül 20 kW teljesítményre lehet szükség, míg nyílt csatatereken akár hatalmas 1 MW teljesítményre is szükség lehet. Ezek a rendszerek viszonylag gyorsan átkapcsolhatnak hullámformák között, például széles körű lefedettségről, körülbelül 10 fokos nyalábszöggel, szükség esetén csupán 2 fokos, pontszerű pontosságra. Ez a képesség mindent lekezel, drónrajoktól kezdve a védendő, drága célpontokig. Ami igazán hatékonyná teszi ezeket a rendszereket a modern fenyegetésekkel szemben, az az, hogy képesek a rádiófrekvenciák valós időben történő elemzésére. A rendszer folyamatosan módosítja működési frekvenciáját, így mindig lépést tart a drónokkal, amelyek éppen elkerülési kísérletet tesznek a frekvenciacserékkel. Ez az adaptív válasz jelentős taktikai előnyt biztosít az üzemeltetők számára a mai összetett csatatéri környezetekben.
Az ilyen rendszerek által használható teljesítményre vonatkozó szabályok erősen függenek a telepítés helyétől. Városokban általában alacsony szinten tartják a teljesítményt, legfeljebb 10 kW alatt, hogy ne zavarják meg a hétköznapi tevékenységeket. Amikor viszont katonai területekről van szó, a számok lényegesen megemelkedhetnek, akár 500 kW is engedélyezett lehet rohamvédő helyzetekben. Egy érdekes kutatási eredmény múlt év végén azt is megmutatta, hogy ha az üzemeltetők alaposan kalibrálják a felszerelésüket, akkor az véletlenszerű elektronikus károk elkerülésében akár 75%-os csökkenést is eredményezhet, összehasonlítva azzal, amikor minden szabadon fut. A modern modelleknél pedig megjelent egy új, okos funkció is, amely automatikus leállítást valósít meg. Ez a rendszer akkor lép működésbe, amikor a készülék baráti IFF jeleket észlel, azaz képes felismerni, hogy ne támadjon saját csapatai ellen. Nagyon fontos funkció ez, amikor emberek élete múlik a döntéseken.
A gallium-nitrid (GaN) tranzisztorok kiváló teljesítményt nyújtanak a hagyományos félvezetőkkel szemben védelmi alkalmazásokban, biztosítva 300%-kal magasabb teljesítménysűrűséget a gallium-arzenidnál, és megbízhatóan működnek 100 V feletti feszültségeken. Ezek az erősítők elérhetik a 85%-os teljesítmény-hozzáadási hatásfokot zavaró rendszerekben – 35%-kal magasabb, mint a szilíciumalapú alternatívák. A főbb előnyök a következők:
A GaN-alapú erősítőket jelenleg azokon a rendszereken belül részesítik előnyben, amelyek gyors frekvencia-ugrásra képesek, amint azt az Egyesült Államok Hadseregének 2023-as 20 kW GaN-támogatott árnyékolók kis méretű (<2U) formátumokban történő telepítése is demonstrálta.
A régi vákuumcsövekről modern GaN félvezető erősítőkre való áttérés igazán megváltoztatta a játékszabályokat az irányított energiájú fegyverek terén. A mai rendszerek a teljesítménymodulokat úgy kombinálják, hogy növelni tudják az RF kimenetet 1 kilowatttól egészen 500 kilowattig, miközben a jel tisztán és torzításmentesen marad. A számok is beszélnek erről: terepi tesztek azt mutatták, hogy körülbelül 82 százalékkal jobb a teljesítmény folyamatos működés szempontjából. Mikrohullámú drónelnyomó rendszerek esetén ez azt jelenti, hogy a kezelők sokkal hosszabb ideig képesek lesznek kiiktatni az idegesítő drónrajokat, anélkül, hogy le kellene állítani a rendszert hűtési vagy karbantartási szünetek miatt.
A gallium-nitrid (GaN) technológia teljesítménysűrűségének előnye azt jelenti, hogy a rendszerek lényegesen kisebbek és könnyebbek lehetnek összességében. Nézzük például a legújabb hordozható zavaróberendezéseket, amelyek teljes spektrumú RF erősítőket tartalmaznak 4 kilogrammnál kisebb tokozásban, ami körülbelül 60 százalékkal könnyebb, mint ami 2020-ban elérhető volt. A kisebb felszerelés mindenben különbséget jelent, amikor a gyors telepítésről van szó a terepen. A NATO nemrégiben kipróbálta a GaN alapú teherautóra szerelt rendszereket, és ezek a rendszerek bebizonyították, hogy képesek akár 5 négyzetkilométeres területet is védeni a kellemetlen 3. kategóriás drónfenyegetésektől.
Bár a GaN erősítők gyártási költségei 40%-kal magasabbak a szilícium alapú megoldásokhoz képest, az 10-szer hosszabb élettartamuknak (25 000 órás MTBF) és 75 százalékkal alacsonyabb energiafogyasztásuknak köszönhetően erős életciklusos értéket képviselnek. A védelmi szakértők szerint a GaN fogja majd képviselni a 87% új RF drónelhárító telepítéseket 2026-ra, meghatározóan a kiváló SWaP-C (Méret, Súly, Teljesítmény és Költség) profilja által.
A fáziseltolásos technológia több RF teljesítményerősítő együttes működésére támaszkodik, amelyek milliméteres hullámhosszakon rendkívül finom vezérléssel irányítják az elektromágneses sugarakat. Amikor mérnökök a fázisszögeket állítják az antenna tömb különböző részein – amely közvetlenül visszavezethető a hagyományos radar technikákra – akkor egy erős, összpontosított jelet kapnak egy irányban, miközben más irányokban a nemkívánatos jeleket kioltással csökkentik.
A GaN-alapú RF erősítők növelik a sugárzás összefüggését, mivel X-sávú frekvenciákon több mint 70% körüli teljesítmény-hozzáadási hatékonyságot nyújtanak. Terepi tesztek megerősítették, hogy a GaN alapú fáziseltolásos antennák képesek a sugár irányát 200 mikroszekundum alatt megváltoztatni – gyorsabban, mint ahogy az agilis kvadrokopterek manőverezni tudnak.
A fejlett beamforming algoritmusok az RF erősítő kimenetet adaptív „jelelutasítási zónákká” alakítják, amelyek a tiltott drónokat radar vagy elektrooptikai bemenetek felhasználásával követik. A 2023-as NATO ellen-drón próbákon 64-csatornás RF tömbök 92%-os semlegesítési rátát értek el drónrajok ellen az alábbiak révén:
Ez a megközelítés csökkenti az omnidirekcionális zavarókra való támaszkodást, lehetővé téve a kritikus infrastruktúra skálázható védelmét. GaN erősítőket használó prototípusok 8:1 –es teljesítmény-súlyarány javulást értek el a csöves rendszerekhez képest, lehetővé téve az integrációt taktikai járművekre.
