×
Wzmacniacze mocy częstotliwości radiowej (RF) są kluczowymi elementami współczesnych systemów obronnych klasy counter-unmanned aerial system (C-UAS), umożliwiając precyzyjną kontrolę energii elektromagnetycznej w celu zakłócania lub wyłączania wrogo nastawionych dronów. Te systemy wzmocniają sygnały RF do wysokich poziomów mocy, skutecznie przerywając operacje dronów poprzez skierowane zakłócenia.
Wzmacniacze mocy RF wychwytują słabe sygnały radiowe i zwiększają je do znacznie wyższych poziomów mocy, zazwyczaj pomiędzy 50 watami a 10 kilowatami. Urządzenia te generują skoncentrowaną energię elektromagnetyczną na tyle silną, by całkowicie zakłócić lub zablokować komunikację dronów. W przypadku systemów przeciwlotniczych bezzałogowych (C-UAS) większość tych wzmacniaczy koncentruje się na częstotliwościach około 2,4 gigaherców i 5,8 gigaherców, ponieważ именно na tych pasmach pracują większość konsumenckich dronów w zakresie sterowania i przesyłania obrazu. Nowe wersje wzmacniaczy tranzystorowych stały się również bardzo efektywne, osiągając często ponad 65% sprawności, a przy tym potrafią precyzyjnie oddziaływać na konkretne częstotliwości, nie zakłócając pracy innych urządzeń elektronicznych w pobliżu. Ma to ogromne znaczenie w realnych warunkach, gdzie konieczne jest zatrzymywanie niebezpiecznych dronów bez powodowania zakłóceń w funkcjonowaniu legalnych urządzeń bezprzewodowych.
Wzmacniacze RF umożliwiają dwie główne strategie zakłócania:
Dokładnie dobierając moc wyjściową (mierzoną w dBm) oraz wzorce modulacji, systemy te mogą selektywnie zakłócać sygnały GPS, Wi-Fi oraz protokoły własnych producentów, takich jak DJI czy Autel – bez wpływu na otaczającą infrastrukturę.
Działanie dronów można uniemożliwić dzięki energii RF poprzez trzy kluczowe mechanizmy:
Systemy wojskowe wykorzystują technologię tranzystorów z azotku galu (GaN), aby generować szczytowe gęstości mocy przekraczające 10 W/mm, umożliwiając skuteczne działania na odległości do 1,2 km (0,75 mila) oraz zapewniając kompaktowe, mobilne wdrożenie.
Wysokomocowe mikrofale, czyli systemy HPM, działają poprzez wykorzystanie wzmacniaczy częstotliwości radiowej (RF) do generowania skoncentrowanych impulsów energii elektromagnetycznej, które mogą jednorazowo wyprowadzić z działanie elektronikę dronów w wielu różnych systemach. Gdy energia mikrofalowa jest skierowana w ciasnych wiązkach, powstaje tzw. zlokalizowana interferencja EMI, która zakłóca nawigację, komunikację oraz kontrolę dronów. Brytyjska Armia przeprowadziła próbę w 2025 roku z jednym z takich broni kierunkowej energii radiowej i udało się zatrzymać około 9 na 10 dronów w rojowisku. To pokazuje, jak naprawdę duża jest skalowalność tego typu technologii w radzeniu sobie z wieloma zagrożeniami jednocześnie.
Nowoczesne systemy polowe zaczynają wykorzystywać wzmacniacze RF, które potrafią generować wyjścia o mocy od 50 do 300 kilowatów w ich mobilnych konfiguracjach. Podczas testów w środowisku pustynnym, prototyp pojazdu opancerzonego zdołał zneutralizować dwanaście dronów średniej wielkości w obszarze o promieniu 400 metrów. System utrzymywał stabilny sygnał nawet w warunkach ekstremalnych temperatur, tracąc mniej niż 3 dB sprawności mimo upału. Dlaczego to działa tak dobrze? Ponieważ nowe systemy wykorzystują matryce wzmacniaczy półprzewodnikowych zamiast przestarzałych technologii lampowych. Ta zmiana znacząco wpłynęła na niezawodność i jakość działania na rzeczywistych miejscach wdrożeń.
Najnowsze kierunkowe uzbrojenia energetyczne radiowe przechodzą na modułowe podejście do projektowania, które pozwala operatorom skalować moc wyjściową w zależności od miejsca wdrożenia. Obszary miejskie mogą wymagać około 20 kW, podczas gdy otwarte pola bitewne wymagają nawet ogromnych 1 MW mocy. Te systemy potrafią również dość szybko przełączać formy fal, przechodząc od szerokiego zasięgu z kątem wiązki około 10 stopni do precyzyjnej dokładności wynoszącej jedynie 2 stopnie, jeśli zajdzie taka potrzeba. Ta funkcjonalność radzi sobie ze wszystkim, od rojów dronów po te droższe cele wartkie ochrony. To, co czyni te systemy naprawdę skutecznymi wobec współczesnych zagrożeń, to ich zdolność analizowania częstotliwości radiowych w czasie rzeczywistym. System stale dostosowuje swoją częstotliwość pracy, utrzymując przewagę nad dronami próbującymi umknąć przed wykryciem poprzez przeskakiwanie pomiędzy różnymi częstotliwościami. Tego rodzaju adaptacyjna reakcja daje operatorom znaczącą przewagę taktyczną na współczesnych, złożonych polach bitewnych.
Zasady dotyczące maksymalnej mocy, jaką mogą wykorzystywać te systemy, w dużym stopniu zależą od miejsca ich wdrożenia. W miastach zazwyczaj panuje umiarkowany podejście, ograniczając moc do poniżej 10 kW, aby nie zakłócać życia cywilom. Natomiast w przypadku obszarów wojskowych liczby rosną znacznie, czasem dopuszczając nawet do 500 kW dla sytuacji obrony rojowej. Pewne nowe badania z zeszłego roku wykazały również ciekawy aspekt. Gdy operatorzy poświęcą czas na prawidłowe kalibrowanie swojego sprzętu, szkody elektroniczne przypadkowe zmniejszają się o około trzy czwarte w porównaniu do przypadkowego działania bez kontroli. Jeszcze jedną inteligentną funkcją, wbudowaną w nowsze modele, jest automatyczny zabezpieczony mechanizm wyłączania. Aktywuje się on, gdy system wykryje sygnały IFF własnych jednostek, co oznacza, że rozpoznaje, by nie atakować własnej strony. Dość istotna funkcja, jeśli w grę wchodzą ludzkie życia.
Tranzystory azotkowe (GaN) oferują lepszą wydajność niż tradycyjne półprzewodniki w zastosowaniach wojskowych, zapewniając 300% wyższą gęstość mocy w porównaniu z arsenurowym gallem i działające niezawodnie przy napięciach powyżej 100 V. Wzmacniacze te osiągają 85% sprawności mocy w systemach zakłóceniowych – o 35% więcej niż alternatywy oparte na krzemie. Kluczowe zalety obejmują:
Wzmacniacze na bazie azotku galu (GaN) są obecnie priorytetowe w systemach wymagających szybkiej elastyczności częstotliwościowej, jak to zostało zademonstrowane przez amerykańską armię w 2023 roku poprzez wdrożenie 20 kW jammerów z wykorzystaniem GaN w kompaktowych obudowach o wielkości <2U.
Zmiana z tradycyjnych lamp próżniowych na nowoczesne wzmacniacze półprzewodnikowe z zastosowaniem azotku galu (GaN) istotnie wpłynęła na rozwój broni energii skierowanej. Obecne systemy łączą moduły mocy w taki sposób, że pozwalają zwiększyć moc wyjściową w paśmie RF od 1 kilowata do aż 500 kilowatów, jednocześnie utrzymując czysty i nieskazisty sygnał. Liczby również wiele mówią – testy terenowe wykazały około 82% lepszą wydajność pod względem czasu, przez jaki systemy te mogą pracować bez przerwy. W przypadku systemów zakłócających drony opartych na mikrofalach oznacza to, że operatorzy mogą skuteczniej unieszkodliwiać irytujące roje dronów przez znacznie dłuższy czas, bez konieczności wyłączania urządzeń na chłodzenie czy konserwację.
Zaletą technologii azotku galu (GaN) pod względem gęstości mocy jest możliwość wykonania systemów znacznie mniejszych i lżejszych. Przykładowo, najnowsze przenośne urządzenia zakłócające posiadają wzmacniacze RF o pełnym paśmie, które ważą mniej niż 4 kilogramy, co oznacza redukcję masy o około 60% w porównaniu do sprzętu dostępnego w 2020 roku. Mniejsze urządzenia znacząco ułatwiają szybką rozmowę sprzętu na miejscu. NATO niedawno testowało systemy GaN montowane na ciężarówkach, które wykazały skuteczność w ochronie dużych obszarów, sięgających nawet do 5 kilometrów kwadratowych, przed dokuczliwymi zagrożeniami ze stron dronów z kategorii 3.
Chociaż koszty produkcji wzmacniaczy GaN są o 40% wyższe w porównaniu do krzemowych odpowiedników, to ich 10-krotnie dłuższy czas życia (25 000 godzin MTBF) oraz o 75% niższe zużycie energii zapewniają znaczną wartość w całym cyklu życia. Analitycy ds. obrony prognozują, że systemy GaN będą stanowiły 87% nowych wdrożeń systemów RF do zwalczania dronów do 2026 roku, co wynika z jej lepszych parametrów SWaP-C (rozmiar, waga, pobór mocy i koszt).
Technologia układów fazowanych polega na wykorzystaniu wielu wzmacniaczy mocy RF, które współpracują ze sobą, aby kierować wiązkami elektromagnetycznymi z dużą dokładnością na długościach fal milimetrowych. Gdy inżynierowie dostosowują kąty fazowe w różnych częściach antenowego układu fazowanego – co wywodzi się bezpośrednio z tradycyjnych technik radarowych – uzyskują dobrze skupiony sygnał w jednym kierunku, a jednocześnie tłumią niepożądane sygnały w innych miejscach wykorzystując interferencję destrukcyjną.
Wzmacniacze RF oparte na azotku galu (GaN) poprawiają spójność wiązki, osiągając powyżej 70% sprawności dodawania mocy w zakresie częstotliwości X-band. Testy terenowe potwierdziły, że układy fazowane wyposażone w GaN potrafią zmienić kierunek wiązki w czasie krótszym niż 200 mikrosekund – szybciej niż potrafi manewrować zwrotne quadcoptery.
Zaawansowane algorytmy formowania wiąki przekształcają wyjście wzmacniacza RF w adaptacyjne "strefy odmowy sygnału", które śledzą nieautoryzowane drony, wykorzystując dane radarowe lub elektrooptyczne. Podczas prób przeciw-BSP NATO w 2023 roku, zastosowanie 64-kanałowych układów RF pozwoliło osiągnąć wskaźnik neutralizacji dronów na poziomie 92% wobec rojów dronów dzięki:
Takie podejście zmniejsza zależność od zatłumiaczy o działaniu omnidirectional, umożliwiając skalowalną ochronę dla infrastruktury krytycznej. Prototypy wykorzystujące wzmacniacze z azotku galu (GaN) osiągnęły 8:1 poprawę stosunku mocy do wagi w porównaniu do systemów lampowych, ułatwiając integrację na pojazdach taktycznych.
