×
Radijo dažnio (RF) galios stiprintuvai yra būtini modernių neleistinų orlaivių sistemų (C-UAS) gynybos komponentai, kurie leidžia tiksliai valdyti elektromagnetinę energiją, kad būtų sutrikdyti arba išjungti priešiški dronai. Šios sistemos stiprina RF signalus iki aukštos galios lygio, veiksmingai pertraukiant dronų veiklą per nukreiptą trukdymą.
RF stiprintuvai silpnus radijo bangas paverčia daug stipresnėmis energijos lygio bangomis, paprastai nuo 50 vatų iki 10 kilovatų. Šie įrenginiai generuoja susikoncentravusią elektromagnetinę energiją, pakankamą visiškai sutrikdyti arba blokuoti dronų ryšius. Dirbant su Priešlėktyninėmis orlaivių sistemomis (C-UAS), daugelis šių stiprintuvų orientuojasi į 2,4 gigahercų ir 5,8 gigahercų dažnius, nes daugelyje vartojamų dronų valdymo ir vaizdo perdavimo kanalai veikia būtent šiuose dažniuose. Naujesnės stiprintuvų versijos yra gana efektyvios, dažnai viršijantys 65 procentų efektyvumo rodiklį, be to, jos gali tiksliai veikti konkrečius dažnius, netrikdydamos kitų šalia esančių elektroninių prietaisų. Tai yra svarbu praktinėse situacijose, kai reikia sustabdyti pavojingus dronus, nekeldinant grėsmės teisėtai veikiančiai belaidžiai technikai.
RF stiprintuvai leidžia taikyti dvi pagrindines trikdymo strategijas:
Tiksliai koreguojant išvesties galios (matuojamos dBm) ir moduliacijos modelius, šios sistemos gali selektyviai trikdyti GPS, Wi-Fi ir savybinius protokolus, naudojamus pagrindinių gamintojų, tokių kaip DJI ir Autel – nekenkiant aplinkinėms infrastruktūros sistemoms
Taikyta RF energija išjungia dronus per tris pagrindinius mechanizmus:
Karinės klasės sistemos naudoja galio nitrino (GaN) tranzistorių technologiją, kad būtų generuojamos maksimalios galios tankis virš 10 W/mm, leidžiantis efektyviai veikti iki 1,2 km (0,75 mylių) atstumu, taip pat kompaktišką, mobilų diegimą.
Aukštos galios mikrobangų arba HPM sistemos veikia naudodamos RF stiprintuvus, kad generuotų koncentruotus elektromagnetinės energijos impulsus, kurie gali išjungti visų tipų dronus vienu metu. Kai mikrobangų energija nukreipiama siaurais spinduliais, susidaro vadinamoji lokalizuota EMI triukšmas, kuris trikdo dronų navigavimą, ryšius ir valdymą. 2025 metais Britanijos kariuomenė atliko bandomąjį tokios radijo dažnio kryptinės energijos ginklo panaudojimą ir sėkmingai sustabdė apie 9 iš 10 dronų spindyje. Tai parodo, kiek ši technologija yra pritaikoma kovojant su keliais grėsmėmis vienu metu.
Modernios lauko sistemos pradeda integruoti RF stiprintuvus, kurie gali valdyti išvestis nuo 50 iki 300 kilovatų savo mobiliuose įrenginiuose. Atlikus bandymus dykumos aplinkoje, pavyko nukritinti dvylika vidutinio dydžio bepiločių orlaivių per 400 metrų plotą. Sistema išlaikė stiprų signalą net esant aukštai temperatūrai, netekdama mažiau nei 3 dB našumo nepaisant karščio. Kodėl tai veikia taip gerai? Todėl, kad šios naujos sistemos naudoja stiprintuvų masyvus būsenos vietoj senamadiškų vamzdinių technologijų. Perjungimas sukėlė visiškai kitokį patikimumo ir našumo skirtumą faktinėse diegimo vietose.
Naujausios RF krypties energijos ginklai juda link modulinio dizaino, kuris leidžia operatoriams koreguoti galios išvestį priklausomai nuo jų dislokacijos vietos. Miestų vietovėse gali prireikti apie 20 kW, o atvirose mūšio laukuose – net iki 1 MW galios. Šie sistemos gali greitai perjungti bangos formas, pereidamos nuo apimties apimties apimties, apimties apie 10 laipsnių kampu, iki tikslaus taikymo vos 2 laipsnių kampu, kai tai būtina. Ši funkcionalumo sritis apima viską – nuo dronų būrių iki tų brangių taikinių, kurių verta apsaugoti. Tai, kas daro šias sistemas išties veiksmingas prieš modernias grėsmes, yra jų gebėjimas realiu laiku analizuoti radijo dažnius. Sistema nuolat koreguoja savo darbo dažnį, kad liktų prieš dronus, kurie bando išvengti aptikimo, šokinėdami tarp skirtingų dažnių. Toks adaptacinis atsakas operatoriams suteikia reikšmingą taktinį pranašumą šių dienų sudėtingose mūšio aplinkose.
Taisyklės dėl galios, kurią gali naudoti tokios sistemos, labai priklauso nuo jų naudojimo vietos. Miestuose paprastai laikomasi gana subtilaus požymio, ribojant išvestį iki 10 kW, kad būtų išvengta žmonių veikimo. Tačiau kalbant apie karines zonas, skaičiai žymiai padidėja, kartais leidžiant iki 500 kW tų pačių tipų gynybos situacijoms. Praeitų metų tyrimai taip pat parodė kažką įdomaus. Kai operatoriai skiria laiko tinkamai sukonfigūruoti įrangą, atsitiktinės elektroninės žalos sumažėja beveik 75 procentų lyginant su tuo, kai viskas veikia be jokio reguliavimo. Dar viena protinga savybė, integruota į naujesnes sistemas, yra automatinis išjungimo mechanizmas. Jis įsijungia, kai sistema aptinka draugiškus IFF signalus, kas reiškia, kad ji žino, kad neturėtų šaudyti į savo puses. Gana svarbus dalykas, kai gyvybės yra ant kortos.
Gallium nitrido (GaN) tranzistoriai siūlo geresnį našumą nei tradiciniai puslaidininkiai gynybos srityje, suteikiant 300% didesnį galios tankį nei gallium arsenidas ir patikimai veikiantys esant įtampai virš 100 V. Šie stiprintuvai pasiekia 85% pridėtos galios efektyvumą triukšmo sistemose – 35% daugiau nei kitiems, pagrįstiems siliciumu. Pagrindiniai privalumai yra:
GaN pagrįsti stiprintuvai dabar yra prioritetas sistemose, reikalaujančiose greito dažnio lankstumo, kaip tai parodė JAV kariuomenė 2023 m., pradėdama naudoti 20 kW GaN technologiją naudojančius triukšmo generatorius kompaktuose <2U formos faktoriaus įrenginiuose.
Pereinant nuo senų vakuuminių lempų prie modernių GaN stiprintuvų, kurie naudoja puslaidininkinius elementus, iš esmės pasikeitė kryptinių energijos ginklų veikimo principas. Šiuolaikinės sistemos derina galios modulius taip, kad galėtų padidinti RF išvestį nuo 1 kilovato iki 500 kilovatų, išlaikant signalą švarų ir nedistruptuotą. Skaičiai taip pat byloja apie pažangą – bandymų lauke duomenys parodė maždaug 82 procentus geresnę našumą, kalbant apie tokių sistemų veiklos trukmę. Mikrobangų pagrindu veikiančioms dronų trikdančiosioms sistemoms tai reiškia, kad operatoriai gali ilgesnį laiką nepertraukiamai trikdyti nepageidaujamus dronų būrius, nes būtina retai stabdyti sistemą dėl aušinimo ar techninės priežiūros.
Gallium nitrido (GaN) technologijos galios tankio privalumas leidžia sistemas daryti daug mažesnes ir lengvesnes. Paimkime pavyzdžiui naujausius nešiojamuosius trikdančiuosius įrenginius – jie turi viso diapazono RF stiprintuvus, kurie sveria mažiau nei 4 kilogramus, tai yra maždaug 60 procentų lengviau nei buvo prieinama 2020 metais. Mažesnė įrangą leidžia greičiau pradėti naudoti darbo vietose. NATO neseniai išbandė GaN technologiją naudojamus sunkvežimius, kurie parodė, kad gali apsaugoti net iki 5 kvadratinių kilometrų nuo trikdančių 3 kategorijos dronų grėsmių.
Nors GaN stiprintuvų gamybos kaina yra 40 % didesnė nei silicio atitinkamųjų, jų 10 kartų ilgesnis tarnavimo laikas (25 000 valandų MTBF) ir 75 % mažesnis energijos suvartojimas užtikrina stipresnę ciklo vertę. Gynybos analitikai prognozuoja, kad GaN technologijos sudarys 87 % visų naujų RF priešdrone sistemų diegimų iki 2026 m., kuriamas dėl jo puikių SWaP-C (dydis, svoris, galia ir kaina) savybių.
Fazės masyvo technologijoje naudojami keli RF galios stiprintuvai, kurie kartu dirba siekiant nukreipti elektromagnetinius spindulius labai tiksliai milimetrinėse bangose. Kai inžinieriai koreguoja fazės kampus ant skirtingų antenos masyvo dalių – tai yra klasikinės radarų technikos paveldėjimas – jie gauna gerai sutelktą signalą viena kryptimi, tačiau taip pat sumažina nereikalingus signalus kitose vietose naudodami destruktyvią interferenciją.
GaN technologijomis pagrįsti RF stiprintuvai padidina spindulio koharentumą, suteikiant daugiau nei 70 % energijos naudingumo X diapazone. Aikštės bandymai patvirtina, kad GaN technologijomis įrengti fazės masyvai gali pakeisti spindulio kryptį per mažiau nei 200 mikrosekundžių – greičiau nei manevringi kvadrokopteriai gali judėti.
Pažengę spindulių formavimo algoritmai RF stiprintuvų išvestį paverčia adaptiviais „signalų neigimo zonomis“, kurios seka neleistinus dronus, naudodamos radarines ar elektrooptines įvestis. Per 2023 m. NATO priešpriešininkų naikinimo sistemų bandomąjį patikrinimą, 64 kanalų RF masyvai pasiekė 92 % neutralizavimo rodiklį prieš dronų būrius, naudodami:
Toks metodas sumažina priklausomybę nuo visų krypčių triukšmo generatorių, leidžiant mastelio apsaugą kritiškai infrastruktūrai. Prototipai, naudojantys GaN stiprintuvus, pasiekė 8:1 geresnį galios ir svorio santykį lyginant su vamzdelių sistemomis, palengvinant integravimą į operatyvinius transporto priemones.
