Amplificateurs RF pour drones et UAV

Amplificateurs radiofréquence

Les amplificateurs RF sont des dispositifs électroniques utilisés pour convertir un signal dans la partie radiofréquence du spectre électromagnétique en un signal d’amplitude plus élevée. Les signaux radiofréquence sont utilisés par les drones et autres systèmes sans pilote pour le commandement et le contrôle, les communications et la télémétrie, ainsi que pour le transfert de données à partir de charges utiles telles que des caméras et d’autres capteurs.

De nombreux amplificateurs radiofréquence peuvent être regroupés en différentes classes, étiquetées de A à F, qui correspondent à différents modes de fonctionnement. Différentes classes sont utilisées pour différents objectifs de conception, en fonction des caractéristiques souhaitées telles que le gain, la puissance de sortie, la bande passante, le rendement, la linéarité et l’adaptation d’impédance.

Amplificateurs de signal pour drones

Amplificateur RF bidirectionnel TTRM4002R de Triad RF Systems

Les amplificateurs de puissance RF augmentent la puissance d’un signal avant qu’il ne soit transmis à l’antenne de l’émetteur, lui donnant ainsi suffisamment de force pour parcourir la distance requise une fois transmis. Ceci est particulièrement important pour les drones qui volent sur de longues distances et doivent maintenir une liaison de communication à haut débit constante. Les amplificateurs de puissance et les amplificateurs de signal doivent avoir un gain suffisant pour pouvoir amplifier le signal au niveau requis par l’antenne.

Une propriété importante des amplificateurs de puissance RF est la linéarité, qui mesure le degré de distorsion du signal par l’amplificateur. Une linéarité élevée est particulièrement cruciale pour les techniques de modulation à haut débit telles que le CODFM. Cela se fait souvent au détriment de l’efficacité, qui est définie comme la puissance utile de sortie de l’amplificateur divisée par sa puissance totale d’entrée.

Les amplificateurs RF efficaces sont importants pour les drones de petite taille et soumis à des contraintes SWaP (taille, poids et puissance). Les effets de ce compromis peuvent être améliorés en utilisant des technologies plus récentes et plus efficaces, telles que les transistors au nitrure de gallium (GaN), ainsi que des technologies de prédistorsion pour améliorer la linéarité.

Amplificateurs à faible bruit et amplificateurs d’antenne

Amplificateur RF bidirectionnel TTRM2002 de Triad RF Systems

Les amplificateurs à faible bruit (LNA) se trouvent généralement à l’extrémité réceptrice d’un système radio, entre l’antenne et le récepteur. Ils amplifient les signaux faibles captés par l’antenne réceptrice de la radio et sont conçus pour le faire sans introduire trop de bruit supplémentaire dans le signal, garantissant ainsi que le rapport signal/bruit n’est pas significativement affecté.

Les amplificateurs à faible bruit contribuent à maximiser la sensibilité d’un récepteur, qui est définie comme sa capacité à détecter et à traiter avec succès les signaux faibles. La sensibilité est particulièrement importante pour les drones à longue portée qui peuvent être amenés à recevoir des signaux radio émis sur de grandes distances.

Amplificateurs bidirectionnels

Les amplificateurs bidirectionnels combinent un amplificateur de puissance RF avec un amplificateur à faible bruit, offrant ainsi une solution pour étendre la portée des parties émission et réception d’une liaison de données pour drone. L’amplificateur de puissance RF permet au véhicule de maintenir des liaisons de données sur de plus grandes distances, tandis que l’amplificateur à faible bruit optimise la réception des communications. Ces deux facteurs permettent au drone de voler plus loin.

Les amplificateurs bidirectionnels peuvent fonctionner en mode semi-duplex ou full-duplex. Le mode full-duplex permet d’émettre et de recevoir simultanément, tandis que le mode semi-duplex ne permet que l’un ou l’autre à la fois.