×
Усилители мощности радиочастот (РЧ) являются важными компонентами современных систем противодействия беспилотным воздушным средствам (C-UAS), обеспечивая точный контроль электромагнитной энергии для подавления или отключения враждебных дронов. Эти системы усиливают РЧ-сигналы до высокого уровня мощности, эффективно прерывая операции дронов с помощью целенаправленных помех.
Усилители радиочастот принимают слабые радиосигналы и повышают их до гораздо более высокого уровня мощности, обычно где-то между 50 ваттами и 10 киловаттами. Результатом работы этих устройств является сфокусированная электромагнитная энергия, достаточно мощная, чтобы полностью нарушить или заблокировать связь дронов. При использовании в системах противодействия беспилотным летательным аппаратам (C-UAS), большинство этих усилителей работают на частотах около 2,4 гигагерца и 5,8 гигагерца, поскольку именно на этих частотах большинство потребительских дронов осуществляют управление и передачу видеосигнала. Более новые версии транзисторных усилителей также стали довольно эффективными, часто достигая эффективности выше 65%, при этом они по-прежнему способны целиться в конкретные частоты, не мешая работе другой электроники поблизости. Это особенно важно в реальных условиях, когда необходимо остановить действия нелегальных дронов, не вызывая проблем у легитимного беспроводного оборудования.
Усилители радиочастот позволяют реализовать две основные стратегии подавления:
Точно регулируя выходную мощность (измеряется в дБм) и шаблоны модуляции, эти системы могут избирательно блокировать GPS, Wi-Fi и собственные протоколы, используемые крупными производителями, такими как DJI и Autel — без влияния на окружающую инфраструктуру
ВЧ-энергия нейтрализует дроны посредством трёх ключевых механизмов:
Системы военного уровня используют технологию транзисторов на основе нитрида галлия (GaN) для генерации пиковых мощностей свыше 10 Вт/мм, что позволяет эффективно поражать цели на расстоянии до 1,2 км (0,75 миль) и обеспечивает компактность и мобильность развертывания.
Системы с высокой мощностью микроволнового излучения, или системы HPM, работают за счет использования ВЧ-усилителей для генерации сконцентрированных импульсов электромагнитной энергии, которые могут одномоментно вывести из строя электронику дронов сразу нескольких различных систем. Когда микроволновая энергия направляется узкими лучами, она создает так называемую локальную помеху электромагнитных излучений (EMI), которая нарушает способность дронов навигации, связи и устойчивого управления. В 2025 году Британская армия провела испытания одного из таких радиочастотных оружий направленной энергии и смогла остановить около 9 из 10 дронов в рое. Это демонстрирует масштабируемость данной технологии для противостояния нескольким угрозам одновременно.
Современные мобильные комплексы начинают оснащаться ВЧ-усилителями, способными обеспечивать выходную мощность от 50 до 300 киловатт. Во время испытаний в пустынных условиях прототип бронированного автомобиля смог поразить двенадцать дронов среднего размера на площади радиусом 400 метров. Система сохраняла устойчивый сигнал даже при высоких температурах, теряя менее 3 дБ эффективности, несмотря на жару. Почему это работает так хорошо? Потому что новые системы используют транзисторные усилительные решетки вместо устаревших ламповых технологий. Эта замена стала решающим фактором в повышении надежности и эффективности на реальных полигонах.
Самые современные РЭО направленной энергии переходят к модульной конструкции, которая позволяет операторам регулировать выходную мощность в зависимости от места развертывания. В городских районах может быть достаточно около 20 кВт, тогда как на открытых полях боя требуется до 1 МВт мощности. Эти системы также могут довольно быстро переключать формы волн, переходя от широкополосного покрытия с углом луча около 10 градусов к точечной точности при снижении угла до 2 градусов. Такие возможности охватывают всё — от роя беспилотников до дорогостоящих объектов, требующих защиты. То, что делает эти системы действительно эффективными против современных угроз, — это способность к анализу радиочастот в режиме реального времени. Система постоянно корректирует собственную рабочую частоту, чтобы опережать беспилотники, которые пытаются избежать обнаружения, перескакивая между различными частотами. Именно такая адаптивная реакция предоставляет операторам значительное тактическое преимущество в современных сложных боевых условиях.
Правила, регулирующие предельную мощность таких систем, сильно зависят от места их развертывания. В городах обычно придерживаются осторожного подхода, ограничивая выходную мощность до 10 кВт, чтобы не нарушать повседневную жизнь граждан. Однако в военных зонах эти показатели значительно возрастают — иногда разрешается использовать до 500 кВт в ситуациях, связанных с отражением массированных атак. Некоторые исследования прошлого года также показали интересные результаты. Если операторы тщательно настраивают оборудование, это позволяет сократить вероятность случайного электронного повреждения примерно на три четверти по сравнению с ситуацией, когда все работает без точной настройки. Еще одной полезной функцией, встроенной в более новых моделях, является автоматическое отключение. Оно срабатывает, когда система обнаруживает дружественные сигналы опознавания «свой-чужой» (IFF), что означает, что система не будет атаковать свои же силы. Очень важная особенность, когда речь идет о защите человеческих жизней.
Транзисторы из нитрида галлия (GaN) обеспечивают превосходные характеристики по сравнению с традиционными полупроводниками в оборонных приложениях, обеспечивая в 300% большую плотность мощности по сравнению с арсенидом галлия и надежно работают при напряжениях выше 100 В. Эти усилители достигают 85% эффективности усиления мощности в системах подавления помех — на 35% выше, чем у кремниевых аналогов. Ключевые преимущества включают:
Усилители на основе нитрида галлия (GaN) теперь приоритетны в системах, требующих быстрой перестройки частоты, как это было продемонстрировано в 2023 году армией США при развертывании 20-киловаттных помеховых устройств с использованием GaN в компактных форм-факторах менее 2U
Переход с устаревших вакуумных ламп на современные твердотельные усилители на основе нитрида галлия (GaN) действительно изменил правила игры для направленного энергетического оружия. Современные системы объединяют силовые модули таким образом, что позволяют увеличивать ВЧ-выходную мощность от 1 киловатта до 500 киловатт, сохраняя сигнал чистым и недеформированным. Цифры также красноречивы — полевые испытания показали примерно на 82 процента лучшие показатели с точки зрения того, как долго эти системы могут работать непрерывно. Для таких систем, как системы подавления дронов на основе микроволн, это означает, что операторы могут дольше отключать надоедливые стаи дронов без необходимости останавливать систему для охлаждения или технического обслуживания.
Преимущество плотности мощности, обеспечиваемое технологией нитрида галлия (GaN), означает, что системы можно сделать намного более компактными и легкими в целом. Например, самые современные портативные устройства подавления сигналов оснащены широкополосными ВЧ-усилителями, умещаемыми в корпусах весом менее 4 кг, что примерно на 60 процентов легче, чем было доступно в 2020 году. Компактность оборудования играет решающее значение, когда речь идет о быстром развертывании на месте. НАТО недавно провела испытания установленных на грузовиках систем на базе GaN, которые показали способность обеспечивать защиту значительных территорий площадью до 5 квадратных километров от назойливых угроз дронов категории 3.
Хотя стоимость производства усилителей на основе нитрида галлия на 40% выше по сравнению с кремниевыми аналогами, их срок службы в 10 раз дольше (25 000 часов наработки на отказ) и потребление энергии на 75% ниже, что обеспечивает высокую ценность в течение жизненного цикла. Аналитики в области обороны прогнозируют, что GaN будет использоваться в 87% новых развертываний РЧ-систем противодействия дронам к 2026 году благодаря превосходным характеристикам SWaP-C (габариты, вес, энергопотребление и стоимость).
Технология фазированных решеток основывается на использовании нескольких радиочастотных усилителей мощности, работающих вместе для направления электромагнитных лучей с очень точным контролем на миллиметровых длинах волн. Когда инженеры регулируют фазовые углы в разных частях антенной решетки — что берет своё начало в традиционных радарных технологиях — они получают хорошо сфокусированный сигнал в одном направлении, а также подавляют нежелательные сигналы в других местах за счёт деструктивной интерференции.
Радиочастотные усилители на основе GaN улучшают когерентность луча, обеспечивая эффективность с добавлением мощности свыше 70% на частотах диапазона X. Полевые испытания подтверждают, что фазированные решетки с GaN могут изменять направление луча за время менее 200 микросекунд — быстрее, чем могут маневрировать подвижные квадрокоптеры.
Передовые алгоритмы формирования луча преобразуют выход усилителя РЧ в адаптивные «зоны отказа сигнала», которые отслеживают несанкционированные дроны, используя радарные или электрооптические входы. Во время испытаний противодействия БПЛА в НАТО в 2023 году, 64-канальные РЧ-решетки достигли уровня нейтрализации дронов в 92% за счет:
Этот подход уменьшает зависимость от всенаправленных подавителей, обеспечивая масштабируемую защиту критически важной инфраструктуры. Прототипы, использующие усилители на основе GaN, достигли улучшения соотношения мощности к весу в 8 раз по сравнению с ламповыми системами, что облегчает их интеграцию на тактические транспортные средства.
