HF-Verstärker für Drohnen und UAV

Hochfrequenzverstärker

HF-Verstärker sind elektronische Geräte, die dazu dienen, ein Signal im Hochfrequenzbereich des elektromagnetischen Spektrums in ein Signal mit höherer Amplitude umzuwandeln. Hochfrequenzsignale werden von Drohnen und anderen unbemannten Systemen für Steuerung und Kontrolle, Kommunikation und Telemetrie sowie zur Übertragung von Daten aus Nutzlasten wie Kameras und anderen Sensoren verwendet.

Viele Hochfrequenzverstärker lassen sich in verschiedene Klassen einteilen, die mit A bis F gekennzeichnet sind und unterschiedliche Betriebsmodi bezeichnen. Je nach den gewünschten Eigenschaften wie Verstärkung, Ausgangsleistung, Bandbreite, Wirkungsgrad, Linearität und Impedanzanpassung werden unterschiedliche Klassen für unterschiedliche Konstruktionsziele verwendet.

Signalverstärker für Drohnen

TTRM4002R Bidirektionaler HF-Verstärker von Triad RF Systems

HF-Leistungsverstärker verstärken die Leistung eines Signals, bevor es an die Antenne des Senders weitergeleitet wird, sodass das Signal über die erforderliche Entfernung übertragen werden kann. Dies ist besonders wichtig für UAVs, die lange Strecken zurücklegen und eine konstante Hochgeschwindigkeits-Kommunikationsverbindung aufrechterhalten müssen. Leistungsverstärker und Signalverstärker müssen über eine ausreichende Verstärkung verfügen, um das Signal auf das von der Antenne benötigte Niveau zu verstärken.

Eine wichtige Eigenschaft von HF-Leistungsverstärkern ist die Linearität, die ein Maß dafür ist, wie wenig der Verstärker ein Signal verzerrt. Eine hohe Linearität ist besonders wichtig für Modulationstechniken mit hoher Datenrate wie CODFM. Dies geht oft zu Lasten der Effizienz, die als Nutzleistung des Verstärkers geteilt durch seine Gesamtleistungsaufnahme definiert ist.

Effiziente HF-Verstärker sind wichtig für kleinere und SWaP-beschränkte (Größe, Gewicht und Leistung) UAVs. Die Auswirkungen dieses Kompromisses können durch den Einsatz neuerer, effizienterer Technologien wie Galliumnitrid (GaN)-Transistoren sowie durch Vorverzerrungstechnologien zur Verbesserung der Linearität verbessert werden.

Rauscharme Verstärker und Antennenverstärker

TTRM2002 Bidirektionaler HF-Verstärker von Triad RF Systems

Rauscharme Verstärker (LNAs) befinden sich in der Regel am Empfangsende eines Funksystems, zwischen der Antenne und dem Empfänger. Sie verstärken schwache Signale, die von der Empfangsantenne des Funkgeräts empfangen wurden, und sind so konzipiert, dass sie dabei nicht zu viel zusätzliches Rauschen in das Signal einbringen, sodass das Signal-Rausch-Verhältnis nicht wesentlich beeinträchtigt wird.

Rauscharme Verstärker tragen dazu bei, die Empfindlichkeit eines Empfängers zu maximieren, die als seine Fähigkeit definiert ist, schwache Signale erfolgreich zu erkennen und zu verarbeiten. Die Empfindlichkeit ist besonders wichtig für Langstrecken-UAVs, die möglicherweise Funksignale empfangen müssen, die über große Entfernungen gesendet werden.

Bidirektionale Verstärker

Bidirektionale Verstärker kombinieren einen HF-Leistungsverstärker mit einem rauscharmen Verstärker und bieten somit eine Lösung zur Erweiterung der Reichweite sowohl für den Sende- als auch für den Empfangsteil einer UAV-Datenverbindung. Der HF-Leistungsverstärker ermöglicht es dem Fahrzeug, Datenverbindungen über größere Entfernungen aufrechtzuerhalten, während der rauscharme Verstärker für einen optimierten Empfang der Kommunikation sorgt. Beide Faktoren ermöglichen es dem UAV, weiter zu fliegen.

Bidirektionale Verstärker können im Halbduplex- oder Vollduplexbetrieb arbeiten. Vollduplex ermöglicht das gleichzeitige Senden und Empfangen, während Halbduplex nur eines von beiden gleichzeitig zulässt.