Amplificatori RF per droni e UAV

Amplificatori a radiofrequenza
Gli amplificatori RF sono dispositivi elettronici utilizzati per convertire un segnale nella porzione di radiofrequenza dello spettro elettromagnetico in un segnale con un’ampiezza maggiore. I segnali a radiofrequenza sono utilizzati dai droni e da altri sistemi senza pilota per il comando e il controllo, le comunicazioni e la telemetria, nonché per il trasferimento di dati da carichi utili quali telecamere e altri sensori.

Molti amplificatori a radiofrequenza possono essere raggruppati in diverse classi, contrassegnate da A a F, che indicano diverse modalità di funzionamento. Classi diverse vengono utilizzate per obiettivi di progettazione diversi, a seconda delle caratteristiche desiderate quali guadagno, potenza di uscita, larghezza di banda, efficienza, linearità e adattamento dell’impedenza.

Amplificatori di segnale per droni

Amplificatore RF bidirezionale TTRM4002R di Triad RF Systems

Gli amplificatori di potenza RF aumentano la potenza di un segnale prima che questo venga trasmesso all’antenna del trasmettitore, conferendogli la forza sufficiente per percorrere la distanza richiesta una volta trasmesso. Ciò è particolarmente importante per gli UAV che volano su lunghe distanze e devono mantenere un collegamento di comunicazione costante ad alta velocità. Gli amplificatori di potenza e i ripetitori di segnale devono avere un guadagno sufficiente per poter amplificare il segnale al livello richiesto dall’antenna.

Una proprietà importante degli amplificatori di potenza RF è la linearità, che misura il grado di distorsione del segnale da parte dell’amplificatore. Un’elevata linearità è particolarmente cruciale per le tecniche di modulazione ad alta velocità di trasmissione dati come il CODFM. Ciò spesso comporta una riduzione dell’efficienza, definita come la potenza utile in uscita dell’amplificatore divisa per la sua potenza totale in ingresso.

Gli amplificatori RF efficienti sono importanti per gli UAV più piccoli e con vincoli SWaP (dimensioni, peso e potenza). Gli effetti di questo compromesso possono essere migliorati utilizzando tecnologie più recenti ed efficienti, come i transistor al nitruro di gallio (GaN), nonché tecnologie di pre-distorsione per migliorare la linearità.

Amplificatori a basso rumore e amplificatori per antenna

Amplificatore RF bidirezionale TTRM2002 di Triad RF Systems

Gli amplificatori a basso rumore (LNA) si trovano solitamente all’estremità ricevente di un sistema radio, tra l’antenna e il ricevitore. Amplificano i segnali deboli che sono stati captati dall’antenna ricevente della radio e sono progettati per farlo senza introdurre troppo rumore aggiuntivo nel segnale, garantendo così che il rapporto segnale/rumore non sia influenzato in modo significativo.

Gli amplificatori a basso rumore contribuiscono a massimizzare la sensibilità di un ricevitore, definita come la sua capacità di rilevare ed elaborare con successo i segnali deboli. La sensibilità è particolarmente importante per gli UAV a lungo raggio che potrebbero dover ricevere segnali radio trasmessi su grandi distanze.

Amplificatori bidirezionali

Gli amplificatori bidirezionali combinano un amplificatore di potenza RF con un amplificatore a basso rumore, fornendo così una soluzione per estendere la portata sia della parte di trasmissione che di quella di ricezione di un collegamento dati UAV. L’amplificatore di potenza RF consente al veicolo di mantenere collegamenti dati su distanze maggiori, mentre l’amplificatore a basso rumore garantisce una ricezione ottimizzata delle comunicazioni. Entrambi questi fattori consentono all’UAV di volare più lontano.

Gli amplificatori bidirezionali possono fornire un funzionamento half-duplex o full-duplex. Il full-duplex consente la trasmissione e la ricezione simultanee, mentre l’half-duplex consente solo una delle due operazioni alla volta.