×
Для нормальної роботи підсилювачів радіочастотної потужності з системами глушення необхідно, щоб вони відповідали правильним робочим частотам, щоб ми не витрачали енергію марно та не створювали небажаних перешкод. Згідно з деякими польовими тестами 2023 року, коли підсилювачі охоплювали діапазон 1,7–4,2 ГГц замість лише вузьких смуг, вони фактично скоротили споживання потужності приблизно на 18%, не погіршуючи якості сигналу (як повідомляється у дослідженні Dewinjammer за 2023 рік). Однак, коли відбувається неузгодженість цих діапазонів частот, виникають проблеми. Критичні області, де можуть з'явитися загрози, залишаються повністю незахищеними, або, ще гірше, сигнали просочуються в сусідні канали, що може серйозно порушити хід реальних операцій електронної боротьби.
Сучасні глушильники мають одночасно придушувати сигнали в діапазонах GPS (1,2/1,5 ГГц), мобільного зв'язку (700 МГц–4 ГГц) та Wi-Fi (2,4/5 ГГц), що вимагає смуг пропускання понад 500 МГц. Широкосмугові ВЧ підсилювачі потужності на основі напівпровідникових технологій GaN забезпечують підсилення >50 дБ у діапазонах, що охоплюють октаву, дозволяючи використовувати один підсилювач замість кількох вузькосмугових пристроїв без втрати продуктивності.
Налаштовані підсилювачі, здатні створювати вихідну потужність 30 дБм у діапазоні частот від 800 МГц до 4 ГГц, зараз ефективно використовуються військовими проти загроз, таких як дрони з GPS-наведенням та неприємні ВЕУ з підтримкою 5G. Аналізуючи роботу цих систем, вони забезпечують КСХН нижче 2,5:1 у важливих точках спектру, наприклад, на 2,3 ГГц, що охоплює сигнали LTE, і на 3,5 ГГц, де працює 5G n78. Це чітко показує, що широкосмугові підсилювачі забезпечують відмінний захист від різних типів загроз без жодної втрати у якості продуктивності.
Щоб успішно заблокувати сигнали, підсилювачі мають виробляти більше потужності, ніж надходить від цільового пристрою. Візьмемо комерційні дрони як приклад: більшість любительських засібників важко справляється з цим, якщо вони не можуть генерувати близько 50 ват неперервної хвильової потужності лише для порушення GPS-сигналів. Військове застосування ще складніше — іноді потрібно понад 300 ват, щоб придушити далекі лінії зв'язку. Проблема посилюється при збільшенні вихідної потужності, оскільки тепло накопичується швидко. Саме тому зараз багато фахівців переходять на підсилювачі на основі нітриду галію. Вони краще витримують нагрівання й залишаються стабільними, не спотворюючи сигнали занадто сильно, що має велике значення під час інтенсивних операцій, де важлива надійність.
Коли підсилювачі працюють у нелінійному режимі, вони створюють небажані гармонійні спотворення та продукти інтермодуляції, що погіршує точність дії засобів радіозавад. Якщо ж працювати з цими підсилювачами трохи нижче їхньої точки стиснення на 1 дБ, трапляється цікавий ефект — зростання спектра зменшується приблизно на 65% (відповідно до дослідження IEEE, опублікованого у 2024 році). Це має велике значення під час роботи з перекриваючими смугами частот, як, наприклад, у випадку з 4G і 5G мережами. Зберігання такого стану речей забезпечує спрямування потужності радіозавад точно на ті сигнали, які потрібно придушити, замість випадкового приглушення легітимних сигналів, що намагаються пройти у штатному режимі.
Максимізація вихідної потужності часто зменшує ефективність на 30–40%через накопичення тепла. Сучасні конструкції зменшують це явище за допомогою адаптивного зсуву та конфігурацій Доррі, досягаючи 80% ефективності стоку при виході 150 Вт. Ці покращення збільшують термін роботи, особливо в мобільних платформах, де потужність охолодження обмежена.
Точка перетину третього порядку (IP3) вимірює здатність підсилювача придушувати інтермодуляційні спотворення під час обробки кількох сигналів. У смугах із високим завантаженням спектра підсилювачі зі значенням IP3 понад 40 дБм мінімізують перехресні частотні перешкоди. Аналізи галузі показують, що пристрої з IP3 понад 45 дБм зменшують розширення спектра на 30–50%, підвищуючи точність наведення в умовах одночасної дії кількох загроз.
Точка стиснення на 1 дБ, відома як P1dB, — це фактично точка, у якій коефіцієнт підсилення підсилювача знижується на 1 дБ порівняно з режимом лінійної роботи. Коли системи працюють занадто близько до цього порогу, вони починають вносити спотворення, що може серйозно порушити точність генерації перешкод. Більшість інженерів знають, що не варто працювати прямо на межі цього значення. Для імпульсних сигналів рекомендовано залишатися приблизно на 6–10 дБ нижче від P1dB. Однак для складних модульованих сигналів, таких як OFDM, запас безпеки має бути більшим — приблизно на 10–15 дБ нижче P1dB. Цей додатковий запас потужності допомагає зберігати якість сигналу навіть за умови змінних навантажень, з якими системи стикаються щодня в реальних умовах.
Запас за потужністю — це різниця між робочою потужністю та максимальною вихідною потужністю, яка захищає від сплесків сигналу. У мобільних системах глушення підтримання запасу 3–5 дБ запобігає обрізанню сигналу під час раптових переходів, одночасно оптимізуючи ефективність. Підсилювачі на основі GaN забезпечують на 20% більший запас за потужністю порівняно з традиційними конструкціями LDMOS, що підвищує стійкість у непередбачуваних умовах експлуатації.
Виведення підсилювачів у режим насичення призводить до появи неконтрольованих гармонік, що створює ризик інтерференції в сусідніх діапазонах. Залишення на рівні 2–4 дБ нижче насичення забезпечує стабільні характеристики підсилення, що критично важливо для тривалих завдань. Польові дані показують, що дотримання цього запасу зменшує кількість випадків теплового відключення на 65% під час безперервних операцій протидронової дії.
Підсилювачі, що працюють в режимі, близькому до насичення, створюють гармонійні складові — цілі кратні основній частоті сигнали, які можуть заважати роботі інших систем. Для їх пригнічення інженери використовують мережі узгодження імпедансу та працюють на 6–10 дБ нижче рівня компресії. Сучасні методи лінеаризації додатково зменшують позасмугове випромінювання на 15–20 дБ, забезпечуючи чистіший спектральний вихід у сучасних системах радіоперешкод.
Збільшення коефіцієнта шуму на 2 дБ знижує чутливість системи перешкод на 35%, через що слабкі сигнали загрози можуть залишатися непригніченими. У системах протидронної оборони, призначених для пригнічення низькопотужних сигналів LoRa, підсилювачі мають підтримувати коефіцієнт шуму нижче 1,5 дБ. Термостабілізація забезпечує стабільність коефіцієнта шуму з точністю ±0,2 дБ у діапазоні температур від -40°C до +55°C, зберігаючи продуктивність у екстремальних умовах.
Трирівневий підхід забезпечує чистоту сигналу:
Сегментація заземненої площини запобігає виникненню гармонійних струмів, що викликають хибну модуляцію в джерелах живлення, особливо важливо в умовах обмеженого місця при встановленні засобів радіоперешкодження на транспортних засобах.
Для належної роботи мобільних систем радіозавад потрібні ВЧ-підсилювачі, які одночасно є потужними та компактними й при цьому ефективними. Більшість інженерів згадують таке поняття, як SWaP-C, коли проектують ці системи. Це означає Розмір, Вага, Потужність і Вартість. По суті, кожен міліметр і ват мають значення, адже додавання навіть трохи більше місця або споживання енергії може вирішити, чи буде система фактично застосована в реальних умовах. Згідно з нещодавнім звітом дослідників у галузі оборони за 2023 рік, майже дві третини випадків виходу з ладу засібів радіозавад стаються через перегрів пристроїв або занадто швидке вичерпання заряду порівняно з допустимими межами за специфікаціями SWaP. Це підкреслює, наскільки важливим є належне теплове управління в таких компактних системах.
Ефективна інтеграція вимагає узгодження між ВЧ-підсилювачами та трьома основними підсистемами:
Вбудовані термодатчики та активний моніторинг знижують частоту відмов на 38% під час інтенсивного режиму роботи. Основні стратегії включають:
Ці практики забезпечують, що радіочастотні підсилювачі потужності зберігають ефективність генерації перешкод >90% протягом понад 5000 годин у важких експлуатаційних умовах.
Радіочастотні підсилювачі потужності повинні відповідати робочим частотам і смузі пропускання, щоб ефективно придушувати цільові сигнали, не витрачаючи потужність марно та не створюючи перешкод у нетривій зонах.
Налаштовані підсилювачі забезпечують широкий охоплення частот, дозволяючи ефективно придушувати різноманітні загрози, такі як дрони з GPS-наведенням та пристрої з підтримкою 5G, без погіршення продуктивності.
SWaP (розмір, вага, енергоспоживання та вартість) має важливе значення при створенні мобільних систем гасіння, забезпечуючи їх компактність, ефективність і можливість тривалої роботи в польових умовах.
Ефективне теплове управління запобігає перегріву та забезпечує стабільну роботу радіочастотних підсилювачів потужності, особливо в компактних мобільних системах гасіння.
