พลศาสตร์การดำเนินงานของชิป GaN ใน Jammers สัญญาณโดรนสมัยใหม่

การทํางานของชิป GaN ในยุคใหม่เครื่องยับยั้งสัญญาณของโดรน

การแพร่ระบาดของเครื่องบินไร้ผู้บังคับใช้ เป็นภัยคุกคามต่อเนื่องต่อสิ่งปลูกสร้างพื้นฐานที่สําคัญ อุปกรณ์ทหาร และความปลอดภัยของประชาชนมักถูกจํากัดด้วยข้อจํากัดของครึ่งประสาทที่ใช้ซิลิคอน (Si)การบูรณาการเทคโนโลยีครึ่งประสาทไนตริดกัลลียม (GaN) เป็นการเปลี่ยนแปลงรูปแบบทําให้เกิดรุ่นใหม่ของเครื่องยับยั้งเสียง ที่มีพลังมากกว่า, ประสิทธิภาพ, สะดวก และฉลาด

GaN เป็นวัสดุครึ่งประสาทที่มีช่วงความกว้าง ซึ่งคุณสมบัติพื้นฐานของมันรวมถึงช่วงความกว้าง 3.4 eV เทียบกับ 1.1 eV ของซิลิคอน ความเคลื่อนไหวอิเล็กตรอนสูงและสนามไฟฟ้าวิกฤตสูง, อุณหภูมิและความถี่ที่มีประสิทธิภาพที่พิเศษ ข้อดีที่เป็นธรรมชาติเหล่านี้ถูกนํามาใช้โดยตรงเพื่อแก้ปัญหาหลักในการรบกวน RF

1.ข้อดีทางเทคนิคหลัก: ทําไม GaN จึงเปลี่ยนเกม

A. ความหนาแน่นของพลังงานและการทํางานระดับความถี่สูง

อุปกรณ์ GaN สามารถจัดการความหนาแน่นของพลังงานที่สูงขึ้นมากในรูปแบบที่เล็กกว่ามากเมื่อเทียบกับซิลิคอนหรือแม้แต่แกลเลียมอาร์เซนได (GaAs) ซึ่งทําให้ผู้ออกแบบจอมเมอร์สามารถ:

แพ็คพลังงานมากขึ้นในระบบพกพา: สู่ความสามารถผลิต 50W, 100W หรือมากกว่าจากโมดูลที่เบาและเล็กกว่าหน่วยที่ใช้ Si 10W ของรุ่นก่อน

ครอบคลุมช่วงความถี่ที่กว้าง โดยไม่พยายาม:ความสามารถในความถี่สูงของ GaN ทําให้ชิปหรือโมดูลเดียวสามารถผลิตสัญญาณจอมที่มีประสิทธิภาพได้ ผ่านสายสีอันตรายทั้งหมด รวมถึง 900 MHz, 2.4 GHz, 5.8 GHz สําหรับการควบคุม/เทเลเมตร, และวงจร GNSS (~ 1.2 GHz, ~ 1.5 GHz) สําหรับการหลอกลวงการนําทาง

B. ประสิทธิภาพการใช้พลังงานและประสิทธิภาพทางความร้อนสูงกว่า

การลดการสูญเสียพลังงาน: ทรานซิสเตอร์ GaN แสดงอัตราการต่อต้านและการเปลี่ยนอัตราการสูญเสียที่ต่ํามาก, ส่งผลให้มีประสิทธิภาพการเพิ่มพลังงานที่สูงขึ้น (PAE)เพิ่มขึ้นของพลังงานการเข้า DC เปลี่ยนแปลงเป็นพลังงาน RF การยับยั้งที่มีประสิทธิภาพ, และน้อยกว่าจะหายไปในรูปของความร้อนที่เสียหาย

การจัดการความร้อนที่ดีขึ้น: ประสิทธิภาพที่เป็นธรรมชาตินี้ รวมไปถึงการใช้สับสราตที่มีความสามารถในการนําความร้อนสูง เช่น ซิลิคอนคาร์ไบด์ (GaN-on-SiC) ทําให้ความร้อนสามารถถูกกําจัดอย่างรวดเร็วส่งผลให้การทํางานเย็นกว่า, ลดความเครียดทางความร้อนบนองค์ประกอบ และกําจัดระบบเย็นที่ใหญ่และหนัก. มันทําให้การทํางานที่มีความสามารถสูงอย่างต่อเนื่องที่สําคัญสําหรับภารกิจที่ยาวนาน

C. ทําให้ระบบมีขนาดเล็กและสามารถพกพาได้

การผสมผสานความหนาแน่นของพลังงานสูงและการจัดการความร้อนที่มีประสิทธิภาพ ทําให้สามารถพัฒนาระบบที่มีประสิทธิภาพสูงและสามารถพกพาได้โดยตรงและกระเป๋าปรับปรุงที่ติดตั้ง UAV ที่คอมแพคต์ ตอนนี้เป็นไปได้โดยไม่ต้องเสียสละระยะทางปฏิบัติการหรือประสิทธิภาพ, การปฏิวัติการใช้ทักษะ

2. การดําเนินการ: วิธีการ GaN ทําให้การยับยั้งที่ระดับสูง

A. Agile, Software-Defined Jamming Architectures สถาปัตยกรรมการขัดขวางที่กําหนดโดยซอฟต์แวร์

ความเร็วในการสลับที่รวดเร็วของ GaN และลักษณะของวงจรความกว้างทําให้มันเป็นพื้นฐานฮาร์ดแวร์ที่สมบูรณ์แบบสําหรับเครื่องยับยั้งวิทยุที่กําหนดด้วยซอฟต์แวร์ (SDR)

การตรวจจับสเปคตรัมในเวลาจริง และการตอบสนองแบบไดนามิก ระบบสามารถสแกนสัญญาณควบคุมเครื่องบินไร้คนขับ ได้จําแนกความถี่และการปรับปรุงเฉพาะของพวกมันรูปแบบคลื่นบดความแรงสูงในช่วงที่ถูกต้อง.

การสร้างรังสีแบบปรับปรุง: เมื่อบูรณาการกับแอนเทนเนสเรียงระยะ GaN-powered สามารถสร้าง "รังสีบด" ที่ถูกกํากับ โดยมุ่งพลังงานไปที่ภัยคุกคามเฉพาะเจาะจงนี่เพิ่มพลังงานที่ระบายแสงไปยังเป้าหมาย ขณะที่ลดการขัดแย้งในทิศทางอื่น.

B. การกําจัดภัยคุกคามหลายรูปแบบ

ความสามารถในการทํางานที่ GaN ให้รองรับการยับยั้งยุทธศาสตร์ที่ซับซ้อน

Barrage Jamming: ทําให้มีเสียงดังในช่วงที่กว้าง เพื่อทําให้เครื่องรับของเครื่องบินไร้คนขับพุ่ง

จุด / การขัดขวางแบบหลอกลวง: การตั้งเป้าหมายอย่างแม่นยําต่อสายควบคุมเฉพาะหนึ่งหรือฉีดสัญญาณ GPS ที่ปลอม (Meaconing/Spoofing) เพื่อสั่งเครื่องบินไร้คนขับให้ลงพื้นหรือกลับไปที่จุดต้นที่เท็จ

โปรต็อกอล-อวาร์ด จามมิ่ง: การรบกวนการจับมือและแพคเกตข้อมูลของโปรต็อกอลโดรนพาณิชย์เฉพาะเจาะจง (เช่น DJI OcuSync, Autel) เพื่อประสิทธิภาพสูงขึ้น

C. ความแข็งแรงสําหรับสภาพแวดล้อมที่ต้องการ

ความแข็งแรงของวัสดุและความทนทานทางความร้อนของอุปกรณ์ GaN-on-SiC ทําให้ระบบ jammer สามารถรักษาผลงานที่กําหนดไว้ได้ในช่วงอุณหภูมิสุดขั้ว (-40 °C ถึง + 85 °C), ความชื้นสูงและมีการสั่นสะเทือนทําให้มันเหมาะกับสิ่งแวดล้อมทหารและสนามที่ยากที่สุด

3ทรัพยากรตลาดและทัศนะอนาคต

การเปลี่ยนไปใช้ GaN ในตลาดระบบเครื่องบินไร้คนขับ (C-UAS) กําลังเร่งเร่งขึ้น

การนํามาใช้ในระบบที่พัฒนาโดยประสิทธิภาพ: เมื่อเครื่องบินไร้คนขับขี่ภัยคุกคามมีความซับซ้อนมากขึ้นและความเคลื่อนไหวที่นําเสนอโดย GaN กลายเป็นไม่ต่อรองสําหรับความปลอดภัยระดับสูงและการใช้งานทางทหาร.

การขยายการใช้งาน: กรณีการใช้งานกําลังเพิ่มขึ้น จากการป้องกันฐานทหารแบบดั้งเดิม ไปยังการป้องกันพื้นฐานพลเรือนที่สําคัญ (สนามบิน, โรงไฟฟ้า, ศูนย์ข้อมูล)และความปลอดภัยในเหตุการณ์.

การลดต้นทุนและการแพร่หลาย: ในขณะที่ปัจจุบันเป็นเทคโนโลยีพรีเมี่ยม การลงทุนอย่างต่อเนื่องและการผลิตจํานวนมากสําหรับพื้นฐาน 5G และตลาดรถยนต์กําลังลดต้นทุนส่วนประกอบ GaN อย่างต่อเนื่องการเปิดทางให้มีการนํามาใช้อย่างกว้างขวางในทุกระดับของตลาด C-UAS.

สรุป

เทคโนโลยี GaN ไม่ใช่เพียงแค่การปรับปรุงเพิ่มเติม แต่เป็นตัวช่วยพื้นฐาน สําหรับยุคต่อไปของวัสดุป้องกันเครื่องบินไร้คนขับ โดยการให้การกระโดดอย่างรวดเร็วในพลังงาน RFและประสิทธิภาพไฟฟ้าภายในร่องรอยเล็กชิป GaN เป็นหัวใจของระบบยับยั้งที่ทันสมัย ที่มีประสิทธิภาพสูงและทรัพยากรที่สามารถนําไปใช้ได้ สามารถบรรเทาภัยคุกคามจากเครื่องบินไร้คนขับได้อย่างน่าเชื่อถือ ในสเปซการต่อสู้ที่ซับซ้อนมากขึ้น.