Libro blanco sobre tecnología de interferencia de UAV basada en tecnología VCO DDS y SDR (2)

1. Introducción a la tecnología de interferencia electromagnética

El propósito de toda interferencia es impedir que el enemigo utilice eficazmente el espectro electromagnético. En la guerra electrónica, la interferencia electromagnética también se conoce como contramedidas electrónicas. El método básico de la interferencia electromagnética consiste en enviar la señal de interferencia junto con la señal que se espera que reciba el enemigo al receptor, impidiéndole así obtener información correcta.

Figura 9 Enlace de comunicación y enlace de interferencia

Los métodos comunes de interferencia electromagnética incluyen interferencia de supresión,

interferencia engañosa, e interferencia inteligente.

Interferencia electrónica supresora

La interferencia electrónica supresora se refiere a la interferencia que causa sobrecarga, saturación o dificultad para obtener señales útiles en el sistema receptor del equipo de comunicación enemigo mediante la transmisión de señales de interferencia. La interferencia electrónica supresora se puede dividir en las siguientes categorías:

1.Interferencia de bloqueo: La interferencia de bloqueo, también conocida como interferencia de bloqueo, presenta un amplio espectro de radiación y generalmente cubre toda la banda de frecuencia operativa de las estaciones de comunicación locales. Su ventaja es que no requiere equipos de coincidencia de frecuencia ni equipos de reconocimiento para guiar la interferencia. El equipo es relativamente simple y puede suprimir simultáneamente varias estaciones de comunicación dentro de la banda de frecuencia. Sin embargo, su desventaja es que la potencia de la interferencia se dispersa y su eficiencia es baja. Además, al aplicar interferencia de bloqueo, la señal que se encuentra dentro de su banda de frecuencia también se ve interferida.

2.Interferencia dirigida: la interferencia dirigida se refiere a la suma de la frecuencia portadora de la interferencia y la frecuencia de la señal, o la señal de interferencia y la señal de comunicación que tienen el mismo ancho de espectro de frecuencia. Normalmente, cada frecuencia de interferencia se alinea con una frecuencia de señal de comunicación correspondiente para implementar la interferencia, pero también hay casos de aplicación en los que una máquina interfiere con múltiples objetivos.

3.Interferencia de frecuencia de barrido: La interferencia de frecuencia de barrido se refiere a la interferencia formada por la variación continua de la frecuencia portadora del transmisor interferente de baja a alta o de alta a baja en una banda de frecuencia amplia de una manera determinada.

Dinterferencia de recepción

La interferencia engañosa se refiere a un tipo de interferencia que utiliza equipos de simulación de comunicaciones o equipos de interferencia para transmitir señales que coinciden con las características y el tiempo de las señales de comunicación, engañar a los enlaces de comunicación para producir respuestas inesperadas y lograr objetivos de ataque del sistema que restringen, aíslan y ocupan recursos del espectro, o hacen que los usuarios de las comunicaciones adopten un comportamiento erróneo para lograr objetivos tácticos.

Interferencia inteligente

Las máquinas de interferencia inteligentes poseen conocimiento de la situación en tiempo real, aprendizaje, toma de decisiones y otras capacidades para los sistemas de comunicación objetivo. Además, pueden adaptarse a diferentes entornos electromagnéticos y responder a diferentes objetos de interferencia. Partiendo de los objetivos tácticos, mediante la cognición multidimensional y el aprendizaje de la potencia aérea en tiempo-frecuencia, la forma de onda, la red y el sistema, se formulan y ejecutan diferentes decisiones óptimas para lograr la interferencia más eficiente, rentable y dinámica.

3. Arquitectura del circuito de interferencia de UAV

 VCO Bloqueador de frecuencia de barrido

VCOUn inhibidor de frecuencia de barrido es una arquitectura simple. La siguiente figura muestra el principio de un inhibidor de canal. En primer lugar, un generador de onda triangular genera una onda triangular con una frecuencia de varias decenas de kHz, que activa el terminal de control de voltaje del VCO. Esto permite que el VCO emita una señal de RF de frecuencia de barrido, que puede transmitirse a través de un amplificador y una antena.

imagen10 VCOPrincipio del bloqueador de frecuencia de barrido

Debido a la discreta característica de los dispositivos VCO, se requiere un ajuste de frecuencia para cada canal de cada bloqueador de tipo VCO; al mismo tiempo, como la frecuencia de salida del VCO varía con la temperatura, se debe reservar un cierto ancho de banda de protección para evitar que la frecuencia del VCO se salga del rango de interferencia.

 Odontólogo Bloqueador de frecuencia de barrido

El principio del inhibidor de frecuencia de barrido DDS se muestra en la siguiente figura. El DDS (sintetizador digital directo) genera directamente una señal de frecuencia de barrido con un ancho de banda determinado (por ejemplo, 200-300 MHz), la mezcla con la señal del oscilador local y la filtra con un filtro paso banda para obtener la señal de RF deseada (por ejemplo, 2400-2500 MHz), que se amplifica y emite por la antena.

Figura 11 Principio del bloqueador de frecuencia de barrido DDS

La fuente de frecuencia del inhibidor de frecuencia de barrido DDS proviene del DDS y del oscilador local, y la precisión de frecuencia de ambos proviene del oscilador de cristal de referencia. Por lo tanto, la precisión de frecuencia del inhibidor de frecuencia de barrido DDS puede ser muy alta (dependiendo del oscilador de cristal de referencia). En comparación con el inhibidor de frecuencia de barrido VCO, el inhibidor de frecuencia de barrido DDS no requiere ancho de banda de protección adicional y puede definir con precisión el rango de frecuencia de barrido.

El circuito del bloqueador de frecuencia de barrido DDS es más complejo que el del bloqueador de frecuencia de barrido VCO, y el modelo y el tamaño del filtro también son diferentes cuando la frecuencia de salida es diferente, por lo que el grado de normalización del circuito será ligeramente menor.

 DEG bloqueador técnico

El principio del inhibidor basado en tecnología SDR se muestra en la siguiente figura. La FPGA carga el archivo de forma de onda almacenado en la memoria Flash en la DDR y lo envía a la interfaz digital de banda base. Tras pasar por el modulador IQ, se convierte en la señal de RF de la banda de frecuencia objetivo, que posteriormente es amplificada por un amplificador y enviada a la antena. El modulador IQ integra una fuente de oscilador local y puede modificar su frecuencia mediante codificación SPI.

Figura 12: Principio del dispositivo de interferencia basado en tecnología SDR

Basados ​​en la tecnología SDR, los inhibidores pueden transmitir cualquier señal dentro de un ancho de banda determinado, como señales sinusoidales de un solo tono, señales de modulación simple o señales OFDM. El tipo de señal está completamente definido por software, por lo que se pueden utilizar señales de interferencia específicas para señales de comunicación específicas y así lograr el mejor efecto de interferencia.

A esta señal de interferencia específica la llamamos código de interferencia. Según el método de codificación del enlace de comunicación, se pueden seleccionar diferentes códigos de interferencia. Por ejemplo, si el enlace de comunicación utiliza una señal de modulación QPSK de portadora única, podemos elegir el código de interferencia QPSK de portadora única correspondiente. Si el enlace de comunicación utiliza señales OFDM, podemos elegir códigos de interferencia OFDM con el mismo espaciado de subportadoras.

1.Evaluación del efecto de interferencia de drones

bloqueador de frecuencia de barrido

Tanto los inhibidores basados ​​en VCO como en DDS se basan en tecnología de barrido de frecuencia. Al utilizar inhibidores basados ​​en barrido de frecuencia para interferir con los protocolos de comunicación de vehículos aéreos no tripulados (por ejemplo, los protocolos de multiplexación por modulación OFDM), se interfieren los bloques de datos de la capa física correspondientes, lo que provoca la interrupción completa del enlace de comunicación. Por lo tanto, los inhibidores de barrido de frecuencia suelen requerir una gran potencia de transmisión para interferir con los enlaces de comunicación de vehículos aéreos no tripulados.

Figura 13 Interferencia del bloqueador de frecuencia de barrido en el enlace de comunicación del UAV

 DEG Lástima

Basado en la tecnología SDR, el inhibidor puede cubrir toda la banda de frecuencia y bloquear la interferencia. También es posible cubrir selectivamente solo una pequeña porción de la banda de frecuencia para lograr una interferencia específica, lo que permite una mayor concentración de energía y una mayor distancia de interferencia. Independientemente del método de interferencia, se pueden interferir todas las subportadoras de la señal OFDM interferida, con una tasa de error cercana al 100 %. Incluso con potentes mecanismos de codificación con corrección de errores, es difícil recuperar datos con una tasa de error tan alta. Por lo tanto, los inhibidores de tipo SDR pueden interferir eficazmente con los enlaces de datos de drones.

Figura 14 Interferencia del Jammer tipo SDR en el enlace de comunicación UAV

Los inhibidores de tipo SDR también pueden emitir señales de barrido dentro de un ancho de banda determinado, y su velocidad de barrido será mayor que la de los inhibidores de tipo VCO y DDS. Para protocolos de control remoto como ELRS con función de salto de frecuencia, se puede cubrir toda la banda de frecuencia para bloquear la interferencia.

Resumen

En resumen, considerando tanto los canales de costos como los de salida, el VCOAnti-dronesLa solución seguirá siendo el método principal para la interferencia de drones durante un tiempo. Si se logra una cobertura de frecuencia completa en el VCO de la fuente de señal, se podrán satisfacer mejor las necesidades reales del sitio.