Beskyttelse af bredbånds RF-systemer i overbelastede elektromagnetiske miljøer

Dagens elektromagnetiske (EM) spektrum er en knap ressource, der bliver mere og mere overbelastet og anfægtes som venlig, uvenlig, og neutrale enheder kappes om tilgængelige spektrumressourcer på ethvert givet tidspunkt, Beliggenhed, og frekvens. Inden for Department of Defense (DoD), radiofrekvenssystemer (RF), såsom kommunikationsnetværk og radar, skal fungere i dette overbelastede miljø og kæmpe med missionskompromitterende interferens fra både selv- og eksternt genererede signaler. Et ønske om at støtte bredbånds EM-spektrumoperationer øger også byrden, da nuværende tilgange til at afbøde bredbåndsmodtagerinterferens er suboptimale og tvinger til kompromiser omkring signalfølsomhed, brug af båndbredde, og systemets ydeevne. Yderligere, i tilfælde af selvindblanding, traditionelle afbødende tilgange såsom antenneisolering alene er ofte ikke tilstrækkelige til at beskytte bredbåndsmodtagere.

"At beskytte vores bredbånds digitale radioer mod interferens og jamming i det uforudsigelige EM-miljø er afgørende for vores forsvarskapacitet, og har foranlediget udforskningen af ​​bredbånds afstembare kredsløbsarkitekturer til at understøtte kognitiv radioteknologi, " sagde DARPA-programleder, Dr. Timothy Hancock. "I modsætning til smalbåndsradioer, der er afhængige af at skifte mellem forudplanlagt filtrering og smalbåndssignalannullering, Nutidens bredbåndsradioer mangler RF-front-ends, der kan hjælpe med at afbøde skadelige signaler, før de når den følsomme modtagerelektronik."

Wideband Adaptive RF Protection (WARP)-programmet søger at forbedre beskyttelsen af ​​bredbåndsmodtagere, der opererer i overbelastede og omstridte EM-miljøer. Målet er at udvikle bredbånd, adaptive filtre og analoge signaldæmpere, der selektivt dæmper – eller annullerer – eksternt genererede interferenssignaler (fra modstridende jamming, for eksempel) og selvgenererede interferenssignaler (som dem, der er skabt af en radios egen sender) for at beskytte bredbånds digitale radioer mod mætning. Mætning opstår, når effektniveauet af et modtaget signal overstiger modtagerens dynamiske område - eller området af svage til stærke signaler, den kan håndtere. Når de udsættes for interferens eller jamming, mål-WARP-komponenterne vil fornemme og tilpasse sig EM-miljøet gennem intelligent styring af adaptiv hardware.

For at imødegå ekstern interferens, WARP vil udforske udviklingen af ​​tunbare bredbåndsfiltre, der kontinuerligt kan registrere EM-miljøet og tilpasse sig til at opretholde modtagerens dynamiske område uden at formindske signalfølsomheden eller båndbredden. Forskningen vil se på innovative filterarkitekturer understøttet af state-of-the-art komponenter og emballage for at nå programmets målmålinger.

"Med WARP-filtrene, målet er at reducere effekten af ​​store signaler uden at dæmpe mindre signaler. Ved at dæmpe de store signaler, et bredbånds RF-system er bedre i stand til at lytte til både svage og stærke signaler over en bred båndbredde, " bemærkede Hancock.

WARP vil også adressere selvgenereret slutning med udviklingen af ​​adaptive, analoge signaldæmpere. "Nogle gange er et systems egen sender den største interfererende for modtageren. For at undgå dette problem, at sende og modtage ved forskellige frekvenser har traditionelt været almindeligt, hjulpet af brugen af ​​en frekvensduplekser til at holde de to bånd adskilt. Imidlertid, for forsvarssystemer er der en række fordele ved at sende og modtage på samme frekvens - såsom fordobling af spektrumeffektiviteten og øget netværksgennemstrømning. Dette koncept omtales som samme frekvens samtidig transmission og modtagelse (STAR), " sagde Hancock.

Brugen af ​​samme frekvens STAR er blevet begrænset på grund af få tilgængelige midler til at sikre, at senderlækagen ikke forstyrrer modtageren. For at bekæmpe dette, WARP vil udforske analoge annullere, der vil reducere transmissionslækagen før bredbånds-digitalmodtageren, sådan, at enhver resterende lækage vil blive samplet og yderligere annulleret i det digitale domæne.

"Gennem WARPs teknologiske udvikling, vores evne til at reducere kritiske interferensproblemer og beskytte bredbåndsradioer vil forbedres markant. Yderligere, hvis det lykkes, disse teknologier vil muliggøre brugen af ​​softwaredefinerede radioer (SDR'er) i overbelastede og dynamiske spektrale miljøer – noget der er begrænset i dag, " konkluderede Hancock.