×
Rádiové frekvenčné (RF) výkonové zosilňovače sú kľúčovými komponentmi moderných obranných systémov proti bezpilotným lietadlám (C-UAS), ktoré umožňujú presnú kontrolu elektromagnetického žiarenia na rušenie alebo znemožnenie činnosti nepriateľských dronov. Tieto systémy zosilňujú RF signály na vysoké výkonové úrovne, čím efektívne prerušujú činnosť dronov pomocou cieľového rušenia.
RF výkonové zosilňovače berú slabé rádiové signály a zosilnia ich na oveľa vyššie výkonové úrovne, zvyčajne niekde medzi 50 wattmi a 10 kilowattmi. To, čo tieto zariadenia vytvárajú, je sústredená elektromagnetická energia dostatočne silná na to, aby úplne narušila alebo zablokovala komunikáciu dronov. Keď ide o prácu so systémami proti neoprávnenému používaniu dronov (C-UAS), väčšina týchto zosilňovačov sa sústreďuje na frekvencie okolo 2,4 gigahertzov a 5,8 gigahertzov, pretože tam pracujú väčšina konzumných dronov so svojimi ovládacími systémami a prenosom videa. Novšie verzie na báze polovodičov sa tiež stali dosť efektívnymi, často dosahujúc efektívnosť vyššiu ako 65 %, pričom stále dokážu cieľavedome zasahovať konkrétne frekvencie bez rušenia iných elektronických zariadení v okolí. To má veľký význam v reálnych situáciách, kde potrebujeme zastaviť nebezpečné drony bez toho, aby sme spôsobili problémy legitímnym bezdrôtovým zariadeniam.
RF zosilňovače umožňujú dve hlavné stratégie rušenia:
Presným nastavením výkonu (meraného v dBm) a vzorov modulácie môžu tieto systémy selektívne narušiť GPS, Wi-Fi a vlastné protokoly používané hlavnými výrobcami, ako sú DJI a Autel – bez ovplyvnenia okolitej infraštruktúry.
Cieľová RF energia znepriemňuje drony prostredníctvom troch kľúčových mechanizmov:
Systémy vojenského štandardu využívajú technológiu tranzistorov z nitridu galia (GaN) na generovanie špičkových výkonových hustôt vyšších ako 10 W/mm, čo umožňuje efektívne nasadenie vo vzdialenostiach až 1,2 km (0,75 míle) a zároveň podporuje kompaktné a mobilné nasadenie.
Systémy vysokofrekvenčného mikrovlnného žiarenia alebo HPM fungujú tak, že využívajú RF zosilňovače na generovanie koncentrovaných impulzov elektromagnetického žiarenia, ktoré dokážu naraz vyraziť elektroniku dronov cez viacero rôznych systémov. Keď je mikrovlnná energia zameraná v úzkych lúčoch, vytvára tzv. lokálnu EMI interferenciu, ktorá ruší navigáciu, komunikáciu a ovládanie dronov. Britská armáda uskutočnila v roku 2025 testovanie jednej z týchto zbraní smerovaného rádiového žiarenia a podarilo sa jej zastaviť približne 9 z 10 dronov v roji. To preukazuje, do akej miery je tento druh technológie škálovateľný pre zvládanie viacerých hrozieb naraz.
Moderné poľné systémy začínajú integrovať RF zosilňovače, ktoré dokážu zvládnuť výstupy v rozsahu od 50 do 300 kilowattov vo svojich mobilných konfiguráciách. Počas testov v púštnych oblastiach prototyp pancierového vozidla dokázal vyraziť dvanásť stredne veľkých dronov v ploche 400 metrov. Systém si udržiaval silný signál aj keď teploty vystúpili, pričom stratu efektivity meral menej ako 3 dB napriek vysokým teplotám. Prečo to funguje tak dobre? Pretože tieto nové systémy využívajú polovodičové zosilňovacie polia namiesto zastaraných technológií využívajúcich elektrónky. Táto zmena priniesla obrovský rozdiel v spoľahlivosti a výkone na reálnych operačných miestach.
Najnovšie RF zbraňové systémy smerujúce energiu sa posúvajú k modulárnym návrhovým prístupom, ktoré umožňujú operátorom meniť výkon podľa miesta nasadenia. V mestských oblastiach môže byť potrebný výkon okolo 20 kW, zatiaľ čo na otvorených bojoviskách je potrebný až obrovský výkon 1 MW. Tieto systémy sú tiež schopné pomerne rýchlo prepínať vlnové formy, a to od širokého pokrytia oblasti s uhlom lúča približne 10 stupňov až po presnú lokalizáciu s uhlom 2 stupne, keď je to potrebné. Táto schopnosť zvláda všetko od rojov dronov po tie nákladné ciele, ktoré stojí za ochranu. To, čo robí tieto systémy skutočne efektívnymi proti moderným hrozbám, je ich schopnosť analyzovať rádiové frekvencie v reálnom čase. Systém neustále upravuje svoju prevádzkovú frekvenciu, aby bol vždy o krok pred dronmi, ktoré sa snažia uniknúť pred detekciou skokom medzi rôznymi frekvenciami. Takáto adaptívna reakcia poskytuje operátorom významnú taktickú výhodu v dnešných zložitých bojových prostrediach.
Pravidlá týkajúce sa výkonu, ktorý tieto systémy môžu používať, výrazne závisia od miesta nasadenia. Vo mestách sa zvyčajne preferuje nízky výkon, obmedzený na menej ako 10 kW, aby sa zabránilo narušeniu bežných činností. Ak však hovoríme o vojenských oblastiach, hodnoty sa výrazne zvyšujú, niekedy až na 500 kW pre situácie týkajúce sa obrany proti rojovému útoku. Nedávne výskumy z minulého roka ukázali aj zaujímavý zistenie. Ak operátori správne kalibrujú svoje zariadenia, náhodné elektronické poškodenia sa znížia až o tri štvrtiny v porovnaní s prístupom, kedy všetko beží bez kontroly. Ďalšou rozumnou funkciou novších modelov je automatické vypnutie. Toto sa aktivuje, keď systém detekuje priateľské signály IFF, čo v podstate znamená, že systém vie, že nemá útočiť na vlastnú stranu. Veľmi dôležitá vec, keď sú v ohrození ľudské životy.
Tranzistory z nitridu galia (GaN) ponúkajú vynikajúci výkon oproti tradičným polovodičom v obranných aplikáciách, pričom poskytujú 300 % vyššiu výkonovú hustotu v porovnaní s arzenidom galia a spoľahlivo pracujú pri napätí vyššom ako 100 V. Tieto zosilňovače dosahujú 85 % účinnosť pridaného výkonu v systémoch rušenia – o 35 % vyššiu ako kremíkové alternatívy. Kľúčové výhody zahŕňajú:
Zosilňovače na báze GaN sú teraz prioritou v systémoch vyžadujúcich rýchlu frekvenčnú agilitu, ako to dokázala armáda USA v roku 2023 nasadením 20 kW jammerov s podporou GaN v kompaktných formátoch <2U.
Prechod z pôvodných vakuových lám na moderné polovodičové zosilňovače z GaN výrazne zmenil pravidlá hry pre zbraňové systémy smerované energie. Súčasné systémy kombinujú výkonové moduly spôsobom, ktorý im umožňuje zvyšovať výkon RF signálu od 1 kilowattu až po 500 kilowattov, pričom udržiavajú signál čistý a bez skreslenia. Aj čísla vypovedajú svoje – skúšky v teréne ukázali zhruba o 82 percent vyšší výkon z hľadiska doby, po ktorú tieto systémy dokážu nepretržite pracovať. Pre systémy ako mikrovlnné rušenie dronov to znamená, že obsluha môže dlhšiu dobu znemožňovať tie nepríjemné roje dronov bez nutnosti vypínania na chladenie alebo údržbu.
Vďaka vyššej výkonovej hustote technológie nitridu galia (GaN) môžu byť systémy celkovo oveľa menšie a ľahšie. Vezmite napríklad najnovšie prenosné rušiace zariadenia, ktoré obsahujú RF zosilňovače s plným spektrom v balení s hmotnosťou pod 4 kilogramy, čo je približne o 60 percent ľahšie v porovnaní s tým, čo bolo dostupné v roku 2020. Menšie zariadenia robia veľký rozdiel, keď ide o rýchlu implementáciu na mieste. NATO nedávno testovalo GaN systémy namontované na kamiónoch a tieto konfigurácie ukázali, že dokážu chrániť pomerne veľké oblasti s rozlohou až 5 štvorcových kilometrov pred otravnými hrozbami dronov kategórie 3.
Hoci náklady na výrobu GaN zosilňovačov sú o 40 % vyššie než u kremíkových alternatív, ich 10-násobná životnosť (25 000 hodín MTBF) a o 75 % nižšia energetická náročnosť zabezpečujú výraznú hodnotu počas celého životného cyklu. Odborníci na obranu predpovedajú, že GaN bude tvoriť 87 % nových nasadení RF protidronových systémov do roku 2026, čo je spôsobené jeho vynikajúcou účinnosťou SWaP-C (Veľkosť, Hmotnosť, Výkon a Náklady).
Fázovaná anténa technológia využíva viacero RF výkonových zosilňovačov pracujúcich spoločne, aby mohli presne riadiť elektromagnetické lúče na milimetrových vlnových dĺžkach. Keď inžinieri doladúvajú fázové uhly v rôznych častiach anténneho poľa – čo vychádza priamo z klasických radarových techník – dosiahnu sústredený signál v jednom smere a zároveň potlačia nežiaduce signály na iných miestach pomocou deštruktívnej interferencie.
RF zosilňovače na báze GaN zvyšujú koherenciu lúča tým, že dosahujú viac ako 70 % účinnosť v X-pásme. Poľné testy potvrdzujú, že fázované antény vybavené GaN môžu zmeniť smer lúča za menej ako 200 mikrosekúnd – rýchlejšie, ako sa vieme manévrovať ovládanými kvadrokoptérmi.
Pokročilé algoritmy formovania lúča prevádzajú výstup výkonového RF zosilňovača na adaptívne „zóny odmietania signálu“, ktoré sledujú neoprávnené lietajúce objekty pomocou radarových alebo elektro-optických vstupov. Počas testovania proti dronom v rámci NATO v roku 2023 dosiahli 64 kanálové RF polia úspešnosť znepoužiteľnenia dronov vo výške 92 % tým, že:
Tento prístup znižuje závislosť od všesmerových rušičiek, čo umožňuje škálovateľnú ochranu kritických infraštruktúr. Prototypy využívajúce zosilňovače z nitridu galiového (GaN) dosiahli 8:1 zlepšenie pomeru výkonu na hmotnosť v porovnaní s tradičnými systémami, čo uľahčuje ich inštaláciu na bojové vozidlá.
