×
Norint, kad RF stiprintuvai tinkamai veiktų su trikdymo sistemomis, jie turi atitikti tinkamas darbo dažnines, kad nereikėtų gaišti energijos ar kurti nereikalingų trukdžių. Pagal 2023 metų lauko tyrimus, kai stiprintuvai dengė diapazoną nuo 1,7 iki 4,2 GHz, o ne tik siaurus juostas, jie faktiškai sumažino energijos suvartojimą apie 18 % be signalo kokybės pablogėjimo (kaip nurodyta Dewinjammer 2023 metų tyrime). Tačiau kai šie dažnių diapazonai neatitinka vienas kito, kyla problemų. Svarbios sritys, kuriose gali pasireikšti grėsmės, lieka visiškai neužtikrintos, arba dar blogiau – signalai perauga į gretimas kanalų juostas, kas gali rimtai sutrikdyti realias elektroninės kovos operacijas.
Šiuolaikiniai triukšmų generatoriai turi vienu metu trukdyti signalams per GPS (1,2/1,5 GHz), mobiliąją ryšio sistemą (700 MHz–4 GHz) ir Wi-Fi (2,4/5 GHz), todėl reikia daugiau nei 500 MHz juostos. Plačios juostos RF galios stiprintuvai, pagrįsti GaN puslaidininkų technologija, užtikrina >50 dB stiprinimą per oktavas apimančiame diapazone, leidžiant vienam stiprintuvui pakeisti kelis siaurajuosčius įrenginius, neprarandant našumo.
Reguliuojami stiprintuvai, kurie gali generuoti 30 dBm išvesties galia dažnių diapazone nuo 800 MHz iki 4 GHz, šiuo metu efektyviai naudojami kariniams tikslams, kad būtų neutralizuoti tokių grėsmių kaip GPS valdomi bepiločiai ar erzinantys 5G jungiami sprogmenys. Tiriant šių sistemų veikimą, pastebima, kad jie išlaiko VSWR žemiau 2,5:1 svarbiose spektro vietose, pvz., 2,3 GHz, kuris apima LTE signalus, ir 3,5 GHz, kuriame veikia 5G n78. Tai aiškiai rodo, kad plačiajuosčiai stiprintuvai užtikrina puikų apsaugą nuo įvairių tipų grėsmių, neprarandant jokios našumo kokybės.
Norint sėkmingai slopinti signalus, stiprintuvams reikia išleisti daugiau galios nei ateina iš taikinio įrenginio. Paimkime komercinius dronus – dauguma mėgėjų slopintuvų sugeba susidoroti su jais tik tada, jei gali generuoti apie 50 vatų nuolatinės bangos galios, kad būtų sutrikdyti GPS signalai. Kariniai taikymai yra dar sudėtingesni, kartais reikia virš 300 vatų, kad būtų išjungtos tolimojo ryšio jungtys. Problema darosi rimtesnė didinant išvesties galingumą, nes šiluma kaupiasi labai greitai. Dėl to šiuolaikiniai specialistai vis dažniau naudoja gallio nitrido pagrindu pagamintus stiprintuvus. Jie geriau atlaiko šilumą ir išlieka stabilūs be per didelio signalų iškraipymo, kas ypač svarbu intensyviose operacijose, kai reikalinga patikimumas.
Kai stiprintuvai veikia netiesiniu režimu, jie sukuria erzinančius harmoninius iškraipymus bei tarpmoduliacijos produktus, dėl kurių smarkiai sumažėja trikdymo tikslumas. Tačiau jei šiuos stiprintuvus leidžiame veikti ties 1 dB kompresijos tašku, įvyksta kažkas įdomaus – spektrinis ataugimas sumažėja apie 65 procentus, kaip nurodyta 2024 m. IEEE tyrimuose. Tai ypač svarbu dirbant su persidengiančiais dažnių juostomis, tokiomis kaip tarp 4G ir 5G tinklų. Toks požiūris užtikrina, kad trikdymo galia lieka nukreipta tik į tai, ką reikia sustabdyti, o ne atsitiktinai blokuotų teisėtus signalus, kurie bandytų prasiskverbti normaliai.
Išvesties galios maksimizavimas dažnai sumažina efektyvumą dėl 30–40%šilumos kaupimosi. Pažangūs konstrukciniai sprendimai tai sumažina naudodami adaptuojamąjį poliarizavimą ir Doherty konfigūracijas, pasiekiant 80 % drenажo efektyvumą 150 W išvesties galios. Šie patobulinimai padidina veikimo trukmę, ypač mobiliuose platformose, kuriose aušinimo galia yra ribota.
Trečiosios eilės perkirtimo taškas (IP3) matuoja stiprintuvo gebėjimą slopinti intermoduliacinį iškraipymą apdorojant kelis signalus. Esant užtvindytoms spektrinėms aplinkoms, stiprintuvai su IP3 reikšmėmis >40 dBm sumažina tarp dažnių trukdžius. Pramonės analizės rodo, kad įrenginiai, viršijantys 45 dBm IP3, spektrinį ataugimą sumažina 30–50 %, taip gerinant tikslumą daugelyje grėsmių kylančiose situacijose.
1 dB kompresijos taškas, žinomas kaip P1dB, iš esmės yra taškas, kuriame stiprintuvo stiprumas pradeda mažėti 1 dB lyginant su tiesiniu veikimu. Kai sistemos veikia per arti šio slenksčio, jos pradeda įvesti iškraipymus, kurie gali rimtai pakenkti trikdymo tikslumui. Dauguma inžinierių žino, kad nereikia tempti sistemų iki pat ribos. Impulsiniams signalams geriausia praktika rekomenduoja išlaikyti apie 6–10 dB atstumą žemiau P1dB. Tačiau sudėtingesniems moduliuotiems signalams, tokiems kaip OFDM, saugumo atsarga turi būti didesnė – tarp 10 ir 15 dB žemiau P1dB. Ši papildoma atsarga padeda išlaikyti signalo kokybę net tuomet, kai tenkinamos įvairios kintančios apkrovos sąlygos, su kuriomis realaus pasaulio sistemos susiduria kasdien.
Tarpinė erdvė tarp darbinės galios ir maksimalios išvesties apsaugo nuo signalo šuolių. Mobiliose trikdymo sistemose 3–5 dB tarpinės erdvės palaikymas neleidžia signalo iškraipymo staigiais pereinamaisiais režimais, tuo pačiu optimizuojant efektyvumą. GaN stiprintuvai siūlo 20 % didesnę tarpinę erdvę lyginant su tradiciniais LDMOS sprendimais, padidinant atsparumą neprognozuojamomis eksploatacijos sąlygomis.
Stiprintuvų perkrovimas iki soties sukelia nekontroliuojamas harmonikas, dėl kurių kyla trikdžių pavojus gretutinėse juostose. Išlaikant 2–4 dB atotrūkį nuo soties, užtikrinami stabilūs stiprinimo rodikliai, kas ypač svarbu ilgalaikėms misijoms. Lauko duomenys rodo, kad šio atotrūkio laikymasis tolydiniuose skrydžio aparatais grįžtancios operacijose sumažina terminius išjungimus 65 %.
Amplifikatoriai, veikiantys arti soties būsenos, sukuria harmonikas – pagrindinio dažnio sveikuosius kartotinius, kurie gali trikdyti netaikinių sistemų darbą. Siekiant jų slopinti, inžinieriai naudoja impedanso derinimo tinklus ir veikia 6–10 dB žemiau kompresijos lygio. Pažangios tiesinimo technikos papildomai sumažina išorės juostos spinduliavimą 15–20 dB, užtikrindamos švaresnį spektrinį išėjimą šiuolaikinėse trikdymo platformose.
2 dB triukšmo koeficiento padidėjimas sumažina trikdymo jautrumą 35 %, dėl ko silpni grėsmės signalai gali išvengti slopinimo. Skraidmenims skirtų mažos galios LoRa signalų atveju trikdymo stiprintuvams būtina išlaikyti triukšmo koeficientą žemiau 1,5 dB. Šiluminė stabilizacija užtikrina ±0,2 dB triukšmo koeficiento pastovumą temperatūrų diapazone nuo -40 °C iki +55 °C, išlaikant našumą ekstremaliomis sąlygomis.
Trijų lygių požiūris užtikrina signalo grynumą:
Žemės plokštumos segmentavimas neleidžia harmoninėms srovėms indukuoti klaidingo moduliavimo maitinimo šaltiniuose, ypač svarbu erdvės ribojimuose turinčiose transporto priemonių jammeryje montuotose sistemose.
Kad mobiliųjų trikdymo sistemų darbas būtų tinkamas, reikalingi RF stiprintuvai, kurie kažkaip turi būti vienu metu ir galingi, ir maži, tačiau vis tiek efektyvūs. Dauguma inžinierių projektuodami šias sistemas kalba apie tai, ką vadina SWaP-C. Tai reiškia dydį, svorį, energijos suvartojimą ir kainą. Iš esmės svarbus kiekvienas mažiausias dalykas, nes pridėjus vos truputį daugiau vietos ar energijos suvartojimo gali labai skirtis, ar sistema iš tiesų bus diegiama realiomis sąlygomis. Pagal 2023 m. gynybos tyrimų ataskaitą beveik du trečdaliai trikdymo įrenginių gedimų atsiranda todėl, kad įrenginiai perkaista arba per greitai išnaudoja energiją, palyginti su jų SWaP specifikacijomis. Tai rodo, kaip svarbi tinkama šilumos valdymo sistema šiose kompaktinėse sistemose.
Veiksmingai integruoti reikia suderinti RF stiprintuvus su trimis pagrindinėmis posistemėmis:
Įmontuoti termosensoriai ir aktyvus stebėjimas sumažina gedimų dažnį 38 % aukšto apkrovos ciklo veikimo metu. Pagrindinės strategijos apima:
Šios praktikos užtikrina, kad RF stiprintuvai išlaikytų >90 % trukdžių sukėlimo veiksmingumą daugiau nei 5 000 valandų sudėtingose eksploatacijos aplinkose.
RF galios stiprintuvai turi atitikti operacinius dažnius ir juostos plotį, kad būtų galima veiksmingai trikdyti tikslinius signalus, neleidžiant energijos švaistymo ar netikslinio trikdžių kūrimo.
Kintamojo dažnio stiprintuvai siūlo plačią dažnių apimtį, leidžiant efektyviai trikdyti įvairius grėsmes, tokias kaip GPS valdomi orlaiviai ir 5G technologijomis įgalinti įrenginiai, neprarandant našumo.
SWaP(Dydis, Svoris, Energijos suvartojimas ir Kaina) yra svarbus projektuojant mobiliąsias trikdžių kūrimo sistemas, kad būtų užtikrintas kompaktiškumas, efektyvumas ir gebėjimas ilgalaikiam veikimui lauko sąlygose.
Tinkamas šilumos valdymas neleidžia perkaitimui ir užtikrina nuoseklų RF galios stiprintuvų veikimą, ypač kompaktiškose mobiliuose trikdžių kūrimo sistemose.
