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Gli amplificatori di potenza RF (Radio Frequenza) sono componenti essenziali nelle moderne difese contro i sistemi aerei senza pilota (C-UAS), che permettono un preciso controllo dell'energia elettromagnetica per disturbare o disattivare droni ostili. Questi sistemi amplificano i segnali RF a livelli di potenza elevati, interrompendo efficacemente le operazioni dei droni attraverso interferenze mirate.
Gli amplificatori di potenza RF prendono segnali radio deboli e li amplificano fino a livelli di potenza molto più elevati, generalmente compresi tra 50 watt e 10 chilowatt. Quello che questi dispositivi producono è un'energia elettromagnetica concentrata, sufficientemente potente da interrompere o bloccare completamente le comunicazioni dei droni. Nel settore dei sistemi di contrasto agli aeromobili a pilotaggio remoto (C-UAS), la maggior parte di questi amplificatori si concentra su frequenze intorno ai 2,4 gigahertz e 5,8 gigahertz, poiché si tratta delle bande in cui operano la maggior parte dei droni consumer per il controllo remoto e lo streaming video. Anche le nuove versioni a stato solido si sono rivelate piuttosto efficienti, spesso superando il 65% di efficienza, riuscendo comunque a colpire frequenze specifiche senza disturbare altri dispositivi elettronici nelle vicinanze. Questo aspetto è molto importante nelle situazioni reali, dove è necessario fermare i droni non autorizzati senza causare problemi ad apparecchiature wireless legittime.
Gli amplificatori RF permettono due strategie principali di jamming:
Regolando con precisione la potenza di uscita (misurata in dBm) e i modelli di modulazione, questi sistemi possono disturbare selettivamente i protocolli GPS, Wi-Fi e proprietari utilizzati dai principali produttori come DJI e Autel, senza influenzare l'infrastruttura circostante.
L'energia RF mirata disattiva i droni attraverso tre meccanismi chiave:
I sistemi militari utilizzano la tecnologia dei transistori al nitruro di gallio (GaN) per generare densità di potenza di picco superiori a 10 W/mm, permettendo un'azione efficace a distanze fino a 1,2 km (0,75 miglia) supportando al contempo un posizionamento compatto e mobile.
I sistemi a microonde ad alta potenza, o HPM, funzionano utilizzando amplificatori RF per generare raffiche concentrate di energia elettromagnetica in grado di disattivare simultaneamente l'elettronica dei droni attraverso diversi sistemi diversi. Quando l'energia a microonde viene indirizzata in fasci stretti, genera ciò che è noto come interferenza EMI localizzata, che disturba il modo in cui i droni navigano, comunicano e rimangono sotto controllo. L'esercito britannico ha effettuato una prova nel 2025 con una di queste armi a energia diretta a radiofrequenza, riuscendo a fermare circa 9 droni su 10 all'interno di uno sciame. Questo dimostra quanto effettivamente scalabile sia questa tipologia di tecnologia per affrontare più minacce simultaneamente.
I moderni sistemi mobili stanno iniziando ad integrare amplificatori RF in grado di gestire potenze in uscita comprese tra 50 e 300 kilowatt. Durante i test in ambienti desertici, un prototipo di veicolo corazzato è riuscito a neutralizzare dodici droni di dimensioni medie entro un'area di 400 metri. Il sistema ha mantenuto un segnale forte anche quando le temperature sono aumentate, con una perdita di efficienza inferiore ai 3 dB nonostante il caldo. Perché funziona così bene? Perché questi nuovi sistemi utilizzano array di amplificatori a stato solido invece della vecchia tecnologia basata su valvole. Questa sostituzione ha fatto tutta la differenza in termini di affidabilità e prestazioni sul campo.
Le più recenti armi a energia diretta RF si stanno orientando verso approcci modulare che permettono agli operatori di regolare l'output di potenza in base al luogo di schieramento. Le aree urbane potrebbero richiedere circa 20 kW mentre i campi di battaglia aperti necessitano fino a un massimo di 1 MW di potenza. Questi sistemi sono in grado di cambiare rapidamente le forme d'onda, passando da una copertura ampia di area con un angolo del fascio di circa 10 gradi fino a una precisione estrema di soli 2 gradi quando necessario. Questa capacità consente di gestire minacce di ogni tipo, dai droni in formazione alle costose strutture da proteggere. Ciò che rende davvero efficaci questi sistemi contro le minacce moderne è la loro capacità di analizzare le frequenze radio in tempo reale. Il sistema aggiusta continuamente la sua frequenza operativa per rimanere un passo avanti rispetto ai droni che tentano di evitare il rilevamento saltando da una frequenza all'altra. Questo tipo di risposta adattiva offre agli operatori un significativo vantaggio tattico negli ambienti complessi dei moderni campi di battaglia.
Le regole relative alla potenza utilizzabile da questi sistemi dipendono fortemente dalla loro ubicazione. In ambito urbano si tende a mantenere livelli piuttosto bassi, limitando l'output a meno di 10 kW, in modo da non disturbare la popolazione civile. Quando invece si parla di aree militari, i valori aumentano notevolmente, arrivando a permettere fino a 500 kW in situazioni di difesa da attacchi a sciame. Alcune ricerche recenti dell'anno scorso hanno evidenziato anche un dato interessante: quando gli operatori calibrano correttamente l'equipaggiamento, i danni elettronici accidentali si riducono di circa tre quarti rispetto al caso in cui si lasci tutto invariato. Un'altra caratteristica intelligente presente nei modelli più recenti è il meccanismo automatico di spegnimento. Questo entra in funzione quando il sistema rileva segnali IFF amici, il che significa, in pratica, che sa come non colpire il proprio schieramento. Un aspetto decisamente importante quando in gioco ci sono vite umane.
I transistor al nitruro di gallio (GaN) offrono prestazioni superiori rispetto ai semiconduttori tradizionali nelle applicazioni di difesa, fornendo una densità di potenza 300% superiore rispetto all'arseniuro di gallio e operando in modo affidabile a tensioni superiori a 100 V. Questi amplificatori raggiungono un'efficienza di potenza aggiunta dell'85% nei sistemi di disturbo, il 35% in più rispetto alle alternative basate su silicio. I principali vantaggi includono:
Gli amplificatori a base di GaN sono ora prioritari nei sistemi che richiedono un'elevata agilità di frequenza, come dimostrato dall'adozione da parte dell'Esercito degli Stati Uniti nel 2023 di jammer da 20 kW con tecnologia GaN in formati compatti <2U.
Il passaggio da vecchi tubi a vuoto ad amplificatori allo stato solido in GaN ha davvero cambiato il gioco per le armi a energia diretta. I sistemi moderni combinano moduli di potenza in modi che permettono di aumentare l'output RF da 1 chilowatt fino a 500 chilowatt, mantenendo il segnale pulito e non distorto. I numeri parlano da soli: i test sul campo hanno rivelato prestazioni migliorate di circa l'82 percento per quanto riguarda la durata operativa continua di questi sistemi. Per qualcosa come sistemi di disturbo per droni basati su microonde, ciò significa che gli operatori possono continuare a neutralizzare i fastidiosi stormi di droni per periodi molto più lunghi senza dover interrompere l'attività per raffreddamento o manutenzione.
Il vantaggio in termini di densità di potenza della tecnologia Nitruro di Gallio (GaN) significa che i sistemi possono essere realizzati molto più piccoli e leggeri complessivamente. Prendiamo ad esempio i più recenti dispositivi portatili di jamming, che integrano amplificatori RF a spettro completo in contenitori sotto i 4 chilogrammi, circa il 60 percento più leggeri rispetto a quanto disponibile nel 2020. Ridurre le dimensioni dell'equipaggiamento fa tutta la differenza quando si tratta di schierare rapidamente sul campo. La NATO ha recentemente testato sistemi a base di GaN montati su camion e queste configurazioni hanno dimostrato di poter proteggere aree piuttosto estese, fino a 5 chilometri quadrati, da minacce di droni della categoria 3.
Sebbene i costi di produzione degli amplificatori in GaN siano 40% più alti rispetto a quelli equivalenti al silicio, la loro durata 10 volte maggiore (25.000 ore MTBF) e il consumo energetico del 75% inferiore garantiscono un forte valore nel ciclo di vita. Analisti del settore difesa prevedono che il GaN rappresenterà 87% delle nuove implementazioni RF per sistemi anti-drone entro il 2026, grazie al suo eccellente profilo SWaP-C (Size, Weight, Power e Cost).
La tecnologia phased array si basa su diversi amplificatori di potenza RF che lavorano insieme per dirigere fasci elettromagnetici con un controllo molto fine alle lunghezze d'onda millimetriche. Quando gli ingegneri regolano gli angoli di fase in diverse parti dell'array antenna – una tecnica che deriva direttamente dalle tecniche radar tradizionali – ottengono un segnale ben concentrato in una direzione, ma riescono anche a ridurre i segnali indesiderati in altre aree sfruttando l'interferenza distruttiva.
Gli amplificatori RF basati sul GaN migliorano la coerenza del fascio raggiungendo un'efficienza di potenza superiore al 70% alle frequenze della banda X. I test sul campo confermano che gli array phased equipaggiati con GaN possono cambiare la direzione del fascio in meno di 200 microsecondi – più velocemente di quanto possano manovrare i droni quadricotteri agili.
Algoritmi avanzati di formazione del fascio convertono l'output dell'amplificatore RF in "zone di negazione del segnale" adattive che tracciano droni non autorizzati utilizzando input radar o elettro-ottici. Durante un test NATO contro i sistemi di droni nel 2023, array RF a 64 canali hanno raggiunto un tasso di neutralizzazione del 92% contro stormi di droni mediante:
Questo approccio riduce la dipendenza dai disturbandori omnidirezionali, permettendo una protezione scalabile per le infrastrutture critiche. Prototipi che utilizzano amplificatori GaN hanno raggiunto un miglioramento dell'8:1 nel rapporto potenza-peso rispetto ai sistemi a valvole, facilitando l'integrazione su veicoli tattici.
