Libro blanco sobre tecnología de interferencia de UAV basada en tecnología VCO DDS y SDR (2)
- Introducción a la tecnología de interferencia electromagnética
El objetivo 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 interferencia electromagnética consiste en enviar la señal de interferencia junto con la señal que se espera que reciba el enemigo, impidiendo así que este obtenga la información correcta.
Figura 9. Enlace de comunicación y enlace de interferencia
Los métodos comunes de interferencia electromagnética incluyen la 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 de los equipos de comunicación enemigos 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, tiene un amplio espectro de radiación de interferencia y suele cubrir toda la banda de frecuencia operativa de las estaciones de comunicación locales. Su ventaja radica en que no requiere equipos de coincidencia de frecuencia ni de reconocimiento para guiar la interferencia. El equipo es relativamente sencillo y puede suprimir simultáneamente múltiples estaciones de comunicación dentro de la banda de frecuencia. Sin embargo, su desventaja es que la potencia de interferencia se dispersa y la eficiencia no es alta. Además, al aplicar la interferencia de bloqueo, la propia señal que se encuentra dentro de su banda de frecuencia también sufre interferencia.
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 de 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 barrido de frecuencia: La interferencia de barrido de frecuencia se refiere a la interferencia formada por la variación continua de la frecuencia portadora del transmisor interferente desde baja a alta o desde 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 la sincronización de las señales de comunicación, engañar los enlaces de comunicación para producir respuestas inesperadas y lograr objetivos de ataque al sistema que restringen, aíslan y ocupan recursos del espectro, o hacen que los usuarios de las comunicaciones participen en comportamientos erróneos para lograr objetivos tácticos.
interferencia inteligente
Las máquinas de interferencia inteligentes poseen capacidad de análisis en tiempo real, aprendizaje, toma de decisiones y otras funcionalidades para sistemas de comunicación objetivo, y pueden adaptarse a diferentes entornos electromagnéticos y responder a distintos estímulos de interferencia. Partiendo de objetivos tácticos, mediante el análisis multidimensional de la potencia electromagnética, la forma de onda, la red y el sistema, se formulan y ejecutan diversas decisiones óptimas para lograr la interferencia más eficiente, rentable y dinámica.
3. Arquitectura de circuito de interferencia de UAV
VCO inhibidor de frecuencia de barrido
VCO Un inhibidor de frecuencia variable es una arquitectura de inhibidor simple. La siguiente figura muestra el principio de funcionamiento de un inhibidor de canal. En primer lugar, un generador de ondas triangulares genera una onda triangular con una frecuencia de varias decenas de kHz, que activa la terminal de control de voltaje del VCO. Esto permite que el VCO emita una señal de radiofrecuencia de frecuencia variable, que luego se puede transmitir a través de un amplificador y una antena.
imagen10 VCOprincipio del inhibidor de barrido de frecuencia
Debido a la naturaleza discreta de las características de los dispositivos VCO, se requiere un ajuste de frecuencia para cada canal de cada tipo de inhibidor VCO; al mismo tiempo, como la frecuencia de salida del VCO varía con la temperatura, es necesario reservar un cierto ancho de banda de protección para evitar que la frecuencia del VCO se desvíe fuera del rango de interferencia.
DDS inhibidor de frecuencia de barrido
El principio de funcionamiento 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), que luego se mezcla con la señal del oscilador local y se filtra mediante un filtro de paso de banda para obtener la señal de RF deseada (por ejemplo: 2400-2500 MHz), la cual se amplifica y se emite a través de la antena.
Figura 11. Principio del inhibidor 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 se obtiene 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 los inhibidores de frecuencia de barrido VCO, los inhibidores de frecuencia de barrido DDS no requieren un ancho de banda de protección adicional y pueden definir con precisión el rango de frecuencia de barrido.
El circuito del inhibidor de frecuencia de barrido DDS es más complejo que el del inhibidor 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 inferior.
DEG inhibidor 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 a la DDR y, a continuación, lo envía a la interfaz de banda base digital. Tras pasar por el modulador IQ, se convierte en la señal de RF de la banda de frecuencia objetivo, que luego se amplifica y se envía a la antena. El modulador IQ integra una fuente de oscilador local y puede cambiar su frecuencia mediante codificación SPI.
Figura 12: Principio del dispositivo de interferencia basado en la tecnología SDR
Basados en la tecnología SDR, los inhibidores de señal pueden transmitir cualquier señal dentro de un ancho de banda determinado, como señales sinusoidales de tono único, señales de modulación simple o señales OFDM. El tipo de señal se define completamente por software, por lo que se pueden usar señales de interferencia específicas para señales de comunicación específicas y así lograr el mejor efecto de interferencia.
A esta señal de interferencia específica la denominamos 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 entre subportadoras.
1.Evaluación del efecto de interferencia de los drones
inhibidor de frecuencia de barrido
Tanto los inhibidores basados en VCO como en DDS se basan en la tecnología de barrido de frecuencia. Al utilizar inhibidores de barrido de frecuencia para interferir con los protocolos de comunicación de vehículos aéreos no tripulados (por ejemplo, los protocolos de comunicación por multiplexación por modulación OFDM), se produce interferencia en los bloques de datos de la capa física correspondientes, lo que provoca la interrupción total 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 de un inhibidor de frecuencia de barrido en un enlace de comunicación de un UAV.
DEG Lástima
Basado en tecnología SDR, el inhibidor puede cubrir toda la banda de frecuencia y lograr el bloqueo de la interferencia. También es posible cubrir selectivamente solo una pequeña porción de la banda para lograr una interferencia dirigida, lo que permite una mayor concentración de energía y un mayor alcance. Independientemente del método de interferencia, todas las subportadoras de la señal OFDM pueden verse afectadas, con una tasa de error cercana al 100 %. Incluso con mecanismos de codificación de corrección de errores robustos, es difícil recuperar los 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 de un inhibidor de tipo SDR en un enlace de comunicación de un UAV.
Los inhibidores de tipo SDR también pueden emitir señales de barrido dentro de un ancho de banda determinado, con una velocidad de barrido superior a 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 completamente la banda de frecuencia para lograr el bloqueo de la interferencia.
Resumen
| VCO DDS SDR enanálisis comparativo |
| |||
| Proyecto | Método de interferencia | ¡Qué rico!es eficacia | Costo | Clase |
| VCO | inhibidor de frecuencia de barrido | Es necesario apuntar a la frecuencia objetivo y lograr un impacto significativo. Actualmente, es el método más común para interferir con drones y se ha utilizado ampliamente en combate. | La implementación del VCO es sencilla y el coste del producto es bajo, pero debe ser específico para cada frecuencia; | militar/civil |
| DDS | inhibidor de frecuencia de barrido | Es necesario centrarse en la frecuencia, con menos experiencia práctica. El efecto es sorprendente. | La salida de banda ancha es difícil de implementar y tiene un coste de uso muy elevado, pero tiene una amplia frecuencia de salida y puede ser portátil. Al mismo tiempo, puede cooperar sin problemas con unidades de detección de frecuencia, que es la principal dirección de desarrollo en la etapa posterior; | militar/civil |
| DEG | Bloqueo de interferencias | Se requieren unidades de detección de alta precisión, junto con una base de datos completa de transmisión inalámbrica de aplicaciones y los códigos de características de radio correspondientes, para llevar a cabo de manera efectiva la interferencia; Buen efecto de interferencia. | La principal modalidad de guerra electrónica es difícil de desarrollar y tiene costes de uso extremadamente altos. | militar |
En resumen, considerando tanto los canales de coste como de salida, el VCO Antidrones Esta solución seguirá siendo el método principal para la interferencia con 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 sobre el terreno.