×
Aby RF výkonové zosilňovače správne fungovali so systémami rušenia, musia byť prispôsobené správnym prevádzkovým frekvenciám, aby sme neplýtvali energiou ani nevytvárali neželané rušenie. Podľa niektorých terénnych testov z roku 2023, keď zosilňovače pokrývali rozsah 1,7 až 4,2 GHz namiesto úzkych pásiem, skutočne znížili spotrebu energie približne o 18 % bez toho, aby ovplyvnili kvalitu signálu (ako uviedla spoločnosť Dewinjammer vo svojej štúdii z roku 2023). Ak však dôjde k nesúlade medzi týmito frekvenčnými rozsahmi, vznikajú problémy. Kritické oblasti, kde sa môžu objaviť hrozby, ostávajú úplne nepoistené alebo, čo je horšie, signály prenikajú do susedných kanálov, čo môže výrazne narušiť operácie počas skutočných elektronických vojen.
Moderné jamery musia súčasne rušiť signály v pásmach GPS (1,2/1,5 GHz), mobilnej siete (700 MHz – 4 GHz) a Wi-Fi (2,4/5 GHz), čo vyžaduje šírku pásma vyššiu ako 500 MHz. Širokopásmové RF výkonové zosilňovače založené na polovodičovej technológii GaN poskytujú zisk >50 dB v rozsahu pokrývajúcom oktávu, čím umožňujú, aby jeden zosilňovač nahradil viacero úzkopásmových jednotiek bez straty výkonu.
Ladené zosilňovače schopné produkovať výstupný výkon 30 dBm v pásme frekvencií od 800 MHz až po 4 GHz sa teraz účinne používajú vojenskými osobami proti hrozbám, ako sú drony riadené cez GPS alebo tie otravné výbušné zariadenia aktivované prostredníctvom 5G. Pri posudzovaní výkonu týchto systémov sa udržiava VSWR pod hodnotou 2,5:1 na kľúčových miestach spektra, napríklad na 2,3 GHz, ktoré pokrýva LTE signály, a na 3,5 GHz, kde pracuje 5G n78. Tým sa jasne ukazuje, že širokopásmové zosilňovače ponúkajú vynikajúcu ochranu proti viacerým typom hrozieb bez toho, aby pri tom obetovali akúkoľvek kvalitu výkonu.
Na úspešné rušenie signálov potrebujú zosilňovače vyžarovať väčšiu silu, ako je tá, ktorá prichádza zo cieľového zariadenia. Vezmite si komerčné drony – väčšina hobby rušičiek s tým má problém, pokiaľ nedokážu generovať približne 50 wattov spojitého výkonu len na narušenie GPS signálov. Vo vojenských aplikáciách je to ešte náročnejšie, niekedy je potreba viac ako 300 wattov, aby sa vypli tie diaľkové komunikačné spojenia. Problém sa zhoršuje pri vyšších výkonoch, pretože teplo rýchlo narastá. Preto sa mnohí odborníci dnes obracajú na zosilňovače založené na dusičnaku hália. Tieto lepšie odvádzajú teplo a zostávajú stabilné bez nadmerného skresľovania signálov, čo je veľmi dôležité počas intenzívnych operácií, kde záleží na spoľahlivosti.
Keď zosilňovače pracujú v nelineárnom režime, vytvárajú tie neprikré harmonické skreslenia a produkty intermodulácie, ktoré narušujú presnosť jammingu. Ak však tieto zosilňovače prevádzkujeme tesne pod ich bodom 1 dB kompresie, podľa výskumu z roku 2024 od IEEE sa niečo zaujímavé stane – spektrálny regenerát približne o 65 percent. To má veľký význam pri práci s prekrývajúcimi sa frekvenčnými pásmi, ako sú tie medzi sieťami 4G a 5G. Udržiavanie vecí v takomto stave znamená, že výkon jammingu ostáva zameraný na to, čo treba zastaviť, namiesto neúmyselného zakrývania legálnych signálov, ktoré sa snažia dostať cez normálne.
Maximalizácia výstupného výkonu často znižuje účinnosť o 30–40%kvôli nárastu tepla. Pokročilé návrhy to znižujú pomocou adaptívneho biazovania a Doherty konfigurácií, čím dosahujú 80 % účinnosť odvodenia pri výkone 150 W. Tieto vylepšenia predlžujú prevádzkovú výdrž, najmä v mobilných platformách s obmedzenou schopnosťou chladenia.
Bod tretieho rádu (IP3) meria schopnosť zosilňovača potláčať intermodulačné skreslenie pri spracovaní viacerých signálov. V spektrálnych prostrediach s vysokou hustotou signálov zosilňovače s hodnotami IP3 vyššími ako 40 dBm minimalizujú interferenciu medzi frekvenciami. Podľa analýz odvetvia zariadenia s hodnotou IP3 vyššou ako 45 dBm znížia rozšírenie spektra o 30–50 %, čím sa zlepší presnosť lokalizácie v scénariach s viacerými hrozbami.
Bod kompresie o 1 dB, známy ako P1dB, je v podstate bod, v ktorom zosilnenie zosilňovača začne klesať o 1 dB v porovnaní s jeho lineárnym prevádzkovým stavom. Keď systémy pracujú príliš blízko tejto hranice, začínajú vznikať nelinearity, ktoré môžu výrazne ovplyvniť presnosť jammingu. Väčšina inžinierov vie, že nie je dobré prevádzkovať systém až na tejto hranici. Pri pulzných signáloch sa odporúča zostať približne 6 až 10 dB pod hodnotou P1dB. Pri zložitých modulovaných signáloch, ako je OFDM, musí byť bezpečnostná rezerva ešte väčšia, konkrétne medzi 10 až 15 dB pod P1dB. Tento dodatočný rezervný výkon pomáha udržať kvalitu signálu aj v prípade rôznych meniacich sa podmienok zaťaženia, s ktorými reálne systémy denne pracujú.
Rezerva medzi prevádzkovým výkonom a maximálnym výstupom, ktorá chráni pred prehriatím signálu. V mobilných systémoch rušenia udržiavanie rezervy 3–5 dB zabraňuje clipovaniu počas náhlych prechodov a zároveň optimalizuje účinnosť. Zosilňovače s technológiou GaN ponúkajú o 20 % vyššiu rezervu než tradičné konštrukcie LDMOS, čo zvyšuje odolnosť za nepredvídateľných prevádzkových podmienok.
Prepätie zosilňovačov do saturácie generuje nekontrolované harmonické frekvencie, čo môže spôsobiť interferenciu v susedných pásmach. Udržiavanie úrovne 2–4 dB pod saturáciou zaisťuje stabilný profil zosilnenia, čo je kľúčové pre dlhodobé misie. Poľné údaje ukazujú, že dodržiavanie tejto rezervy zníži prípady tepelného vypnutia o 65 % pri nepretržitej protidronovej prevádzke.
Zosilňovače pracujúce v blízkosti saturácie produkujú harmonické frekvencie, ktoré sú celočíselnými násobkami základnej frekvencie a môžu narušiť necieľové systémy. Na potlačenie týchto efektov inžinieri používajú prispôsobovacie siete impedancie a prevádzkujú zosilňovače 6–10 dB pod úrovňou kompresie. Pokročilé techniky linearizácie ďalej znížia emisie mimo pásma o 15–20 dB, čím sa zabezpečí čistejší spektrálny výstup v moderných jamming platformách.
Zvýšenie šumového čísla o 2 dB zníži citlivosť jammera o 35 %, čo môže umožniť slabým hrozbám uniknúť potlačeniu. Pri aplikáciách proti dronom, ktoré cieľujú na slabé LoRa signály, musia zosilňovače udržiavať šumové číslo pod 1,5 dB. Termálna stabilizácia zabezpečuje konzistenciu šumového čísla ±0,2 dB v rozmedzí od -40 °C do +55 °C, čím sa zachováva výkon v extrémnych podmienkach.
Trojúrovňový prístup zabezpečuje čistotu signálu:
Segmentácia uzemňovacej roviny bráni tomu, aby sa harmonické prúdy indukovali do falošnej modulácie napájacích zdrojov, čo je obzvlášť dôležité pri inštalácii rušičiek na vozidlách s obmedzeným priestorom.
Aby mobilné systémy rušenia fungovali správne, potrebujú RF zosilňovače, ktoré sú zároveň výkonné aj kompaktné a zároveň efektívne. Väčšina inžinierov hovorí o niečom, čo sa nazýva SWaP-C, keď navrhujú tieto systémy. To znamená veľkosť, hmotnosť, výkon a náklady. V podstate každá malá podrobnosť má význam, pretože pridanie len o niečo väčšieho priestoru alebo vyššej spotreby energie môže rozhodnúť o tom, či sa systém v skutočných podmienkach skutočne nasadí. Podľa nedávnej správy o obranných výskumoch z roku 2023 takmer dve tretiny porúch rušičov vznikajú preto, že zariadenia prehrievajú alebo príliš rýchlo vyčerpajú energiu v porovnaní s ich SWaP špecifikáciami. To ukazuje, ako kritická je skutočná termálne riadenie v týchto kompaktných systémoch.
Účinná integrácia vyžaduje súlade medzi RF zosilňovačmi a tromi základnými podsystémami:
Vestavnené tepelné snímače a aktívne monitorovanie znižujú mieru porúch o 38 % pri prevádzke s vysokým cyklickým zaťažením. Kľúčové stratégie zahŕňajú:
Tieto postupy zabezpečujú, že RF výkonové zosilňovače udržia >90 % účinnosť jammingu počas viac ako 5 000 hodín v náročných prevádzkových podmienkach.
RF výkonové zosilňovače musia zodpovedať prevádzkovým frekvenciám a šírke pásma, aby efektívne narušili cieľové signály bez plýtvania výkonom alebo spôsobovania interferencie v necieľových oblastiach.
Ladené zosilňovače ponúkajú široké pokrytie frekvencií, čo umožňuje účinné narušenie rôznych hrozieb, ako sú drony riadené cez GPS alebo zariadenia s podporou 5G, bez poškodenia výkonu.
SWaP (veľkosť, hmotnosť, výkon a náklady) je rozhodujúci pri návrhu mobilných systémov jammingu, zabezpečuje, že sú kompaktné, efektívne a schopné dlhodobej prevádzky v terénnych podmienkach.
Správne riadenie teploty zabraňuje prehriatiu a zaisťuje konzistentný výkon RF výkonových zosilňovačov, najmä v kompaktných mobilných systémoch jammingu.
