×
RF güç kuvvetlendiricilerinin jener sistemleriyle düzgün çalışabilmesi için doğru çalışma frekanslarına uyum sağlamaları gerekir, böylece enerji israf etmeyiz veya istenmeyen girişimler oluşturmayız. 2023 yılına ait bazı saha testlerine göre, kuvvetlendiriciler sadece dar bantları değil de 1,7 ile 4,2 GHz aralığını kapsadığında, sinyal kalitesini bozmadan yaklaşık %18 oranında güç tüketimini azaltmışlardır (Dewinjammer'ın 2023 tarihli çalışmasında bildirildiği gibi). Ancak bu frekans aralıkları arasında uyumsuzluk olduğunda sorunlar ortaya çıkar. Tehditlerin görünebileceği kritik bölgeler tamamen korumasız kalır veya daha da kötüsü, sinyaller komşu kanallara sıçrar ve bu da gerçek elektronik harp operasyonları sırasında ciddi karışıklıklara neden olabilir.
Modern jammers, GPS (1.2/1.5 GHz), hücresel (700 MHz–4 GHz) ve Wi-Fi (2.4/5 GHz) frekanslarını aynı anda engellemelidir ve bu da 500 MHz'den fazla bant genişliği gerektirir. GaN yarı iletken teknolojisine dayalı geniş bantlı RF güç kuvvetlendiricileri, oktav kapsamlı aralıklar boyunca >50 dB kazanç sağlar ve performansı düşürmeden tek bir kuvvetlendiricinin birden fazla dar bantlı üniteyi yerine geçmesini mümkün kılar.
800 MHz'den başlayarak 4 GHz'e kadar uzanan frekanslarda 30 dBm çıkış üretebilen ayarlanabilir amplifikatörler, askeri personel tarafından GPS ile yönlendirilen insansız hava araçları ve 5G destekli IED'ler gibi tehditlere karşı artık etkili bir şekilde kullanılmaktadır. Bu sistemlerin performansına bakıldığında, LTE sinyallerini kapsayan 2.3 GHz ve 5G n78'in çalıştığı 3.5 GHz gibi spektrumun önemli noktalarında VSWR değerini 2.5:1'in altında tuttukları görülmektedir. Bu durak aslında oldukça açık bir şeyi gösteriyor - geniş bantlı amplifikatörler, hiçbir performans kalitesinden ödünmeden birden fazla tehdit türüne karşı mükemmel koruma sunmaktadır.
Sinyalleri başarıyla engellemek için, kuvvetlendiricilerin hedef cihazdan gelen sinyalden daha fazla güç çıkarması gerekir. Ticari insansız hava araçlarını örnek alalım; çoğu amatör jeneratör, GPS sinyallerini etkisiz hale getirmek için yaklaşık 50 watt sürekli dalga gücü üretebilmedikçe bunlarla başa çıkmakta zorlanır. Askeri uygulamalar ise bazen uzun mesafeli iletişim hatlarını devre dışı bırakmak için 300 watt'ın üzerinde güç gerektirdiği için daha da zordur. Daha yüksek çıkışlara çıkıldıkça sorun kötüleşir çünkü ısı çok hızlı bir şekilde artar. Bu yüzden günümüzde birçok profesyonel, ısıyı daha iyi yönetebildiği ve sinyalleri aşırı bozmadan kararlı kalabildiği için nitrür gallium (gallium nitride) temelli kuvvetlendiricilere yöneliyor. Bu durum özellikle güvenilirliğin önemli olduğu yoğun operasyonlarda büyük önem taşır.
Yükselteçler doğrusal olmayan modda çalıştığında, istenmeyen harmonik bozulmalara ve karışım ürünlere neden olurlar ve bu da jammersizin ne kadar doğru olduğunu etkiler. Ancak bu yükselteçleri 1 dB sıkıştırma noktasının hemen altında çalıştırdığımızda ilginç bir şey olur: IEEE'nin 2024 yılındaki bazı araştırmalarına göre spektral büyüme yaklaşık %65 oranında azalır. Bu durum, 4G ve 5G ağlarında gördüğümüz gibi frekans bantlarının çakıştığı durumlarda özellikle önemlidir. Böyle tutmak, jammersiz gücünün geçmesi gereken yasal sinyalleri yanlışlıkla engellemeden, durdurulması gereken hedefe odaklanmasını sağlar.
Çıkış gücünü maksimize etmek genellikle ısı birikimi nedeniyle verimliliği 30–40%azaltır. İleri tasarımlar, uyarlamalı öngerilim ve Doherty yapıları kullanarak bunu azaltır ve %80 drajn verimliliği elde eder 150W çıkışta. Bu iyileştirmeler, özellikle soğutma kapasitesinin sınırlı olduğu mobil platformlarda işletim dayanıklılığını artırır.
Üçüncü Derece Kesişim Noktası (IP3), çoklu sinyaller işlenirken bir amplifikatörün intermodülasyon bozulmasını bastırma kabiliyetini ölçer. Spektrumu yoğun ortamlarda, 40 dBm'den yüksek IP3 değerine sahip amplifikatörler frekanslar arası girişimi en aza indirir. Sektör analizleri, 45 dBm IP3 değerini aşan cihazların spektral büyümenin %30-50 azalttığını ve çoklu tehdit senaryolarında hedefleme doğruluğunu artırdığını göstermektedir.
1 dB sıkıştırma noktası, P1dB olarak bilinir ve temelde bir amplifikatörün kazancının doğrusal çalıştığı duruma göre 1 dB düştüğü noktadır. Sistemler bu eşiğe çok yaklaşırsa, sinyal karıştırma doğruluğunu ciddi şekilde bozabilecek distorsiyonlar ortaya çıkmaya başlar. Çoğu mühendis şeyleri bu sınıra tam olarak dayandırmaktan kaçınmayı bilir. Darbe sinyalleri için iyi bir uygulama, P1dB'nin yaklaşık 6 ila 10 dB altında kalmayı önerir. Ancak OFDM gibi karmaşık modülasyonlu sinyallerde, güvenlik payı daha büyük olmalı, P1dB'nin 10 ile 15 dB altında olmalıdır. Bu ekstra başlık alanı, gerçek dünya sistemlerinin her gün karşılaştığı çeşitli değişen yük koşulları altında bile sinyal kalitesinin korunmasına yardımcı olur.
Baş yüksekliği, çalışma gücü ile maksimum çıkış arasındaki marjı ifade eder ve sinyal aşırı yüklenmelerine karşı koruma sağlar. Mobil sinyal jammersistemlerinde 3–5 dB baş yüksekliğinin korunması, ani geçişler sırasında kesilmeyi önerek verimliliği optimize eder. GaN amplifikatörler, geleneksel LDMOS tasarımlarına göre %20 daha fazla baş yüksekliği sunar ve öngörülemeyen çalışma koşullarında dayanıklılığı artırır.
Amplifikatörleri doyma noktasına zorlamak, kontrolsüz harmonikler oluşturur ve komşu bantlarda girişim riskini taşır. Doyma seviyesinin 2–4 dB altındaki çalışma, sürekli görevler için kritik olan stabil kazanç profillerini korur. Alan verileri, bu marjın uyunulmasıyla sürekli drone karşıtı operasyonlarda termal kapanma olaylarının %65 azaldığını göstermektedir.
Doğrultucular, doyuma yakın çalışırken temel frekansın tam katları olan harmonikler üretir ve bu harmonikler hedef olmayan sistemleri bozabilir. Bunları bastırmak için mühendisler empedans uygunluk ağlarını kullanır ve sıkışmadan 6-10 dB altında çalışırlar. İleri doğrusallık teknikleri, modern sinyal karıştırma platformlarında daha temiz spektral çıkış sağlamak amacıyla bant dışı emisyonları ek olarak 15-20 dB azaltır.
Gürültü faktöründeki 2 dB'lik artış, karıştırıcının duyarlılığını %35 oranında düşürür ve zayıf tehdit sinyallerinin bastırılmadan kaçmasına neden olabilir. Düşük güçlü LoRa sinyallerini hedef alan insansız hava aracı karşıtı uygulamalarda, yükselteçlerin gürültü faktörünü 1,5 dB'in altında tutmaları gerekir. Termal stabilizasyon, -40°C ile +55°C aralığında ±0,2 dB gürültü faktörü tutarlılığı sağlayarak zorlu ortamlarda performansın korunmasını sağlar.
Üç katmanlı bir yaklaşım, sinyal saflığını garanti eder:
Toprak düzlemi bölünmesi, harmonik akımların güç kaynaklarında yanlış modülasyona neden olmasını önler ve özellikle sınırlı alana sahip taşıt içi jener kurulumlarında hayati öneme sahiptir.
Mobil jama sisteminin düzgün çalışabilmesi için, aynı zamanda verimli olmakla birlikte hem güçlü hem de küçük olan RF amplifikatörlere ihtiyacı vardır. Çoğu mühendis bu tür sistemleri tasarlarken SWaP-C adı verilen bir şeyden bahseder. Bu, Boyut, Ağırlık, Güç ve Maliyet anlamına gelir. Temelde her küçük detay önemlidir çünkü sadece biraz daha fazla alan veya güç tüketimi eklemek, sistemin gerçek dünya uygulamalarında kullanılıp kullanılmamasını belirleyebilir. 2023 yılında savunma araştırmacılarından alınan son bir rapora göre, jeneratör arızalarının neredeyse üçte ikisi cihazların, SWaP spesifikasyonlarına izin verilenden daha hızlı ısınması veya güç tüketimi nedeniyle ortaya çıkar. Bu durum, bu kompakt sistemlerde uygun termal yönetimin ne kadar kritik olduğunu göstermektedir.
Etkili entegrasyon, RF amplifikatörleri ile üç temel alt sistem arasında uyum gerektirir:
Gömülü termal sensörler ve aktif izleme, yüksek çalışma döngülü işlemlerde arızaları %38 oranında azaltır. Temel stratejiler şunları içerir:
Bu uygulamalar, RF güç kuvvetlendiricilerinin zorlu operasyonel ortamlarda 5.000 saatten fazla süreyle %90'ın üzerinde karıştırma etkinliğini sürdürmesini sağlar.
RF güç güçlendirici, güç harcamadan veya hedef olmayan alanlarda müdahaleye neden olmadan hedef sinyalleri verimli bir şekilde bozarak operasyonel frekanslara ve bant genişliğine eşleşmelidir.
Düzenlenebilir amplifikatörler, performans konusunda uzlaşmadan GPS ile yönetilen dronlar ve 5G özellikli cihazlar gibi çeşitli tehditlere karşı etkili bir bozulma sağlayan geniş frekans kapsamı sunar.
SWaP ((Büyüklük, Ağırlık, Güç ve Maliyet) mobil karıştırma sistemlerinin tasarlanmasında çok önemlidir, kompakt, verimli ve saha koşullarında sürdürülebilir işlemlere sahip olmalarını sağlar.
Uygun termal yönetim aşırı ısınmayı önler ve özellikle kompakt mobil karıştırma sistemlerinde RF güç güçlendiricilerinin tutarlı performansını sağlar.
