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Protegendo sistemas de banda larga RF em ambientes eletromagnéticos congestionados

O espectro eletromagnético (EM) de hoje é um recurso escasso que está se tornando cada vez mais congestionado e contestado à medida que entidades amigáveis, hostis e neutras disputam os recursos de espectro disponíveis a qualquer momento, local e frequência. No Departamento de Defesa (DoD), os sistemas de radiofrequência (RF), como redes de comunicação e radar, devem operar nesse ambiente congestionado e lidar com interferências que comprometem a missão de sinais gerados de forma externa e externa. O desejo de oferecer suporte a operações de espectro EM de banda larga também aumenta a carga, pois as abordagens atuais para mitigar a interferência do receptor de banda larga são sub-ideais e comprometem a força em relação à sensibilidade do sinal, uso da largura de banda e desempenho do sistema. Além disso, no caso de auto-interferência,

“Proteger nossos rádios digitais de banda larga contra interferências e bloqueios no ambiente EM imprevisível é fundamental para nossas capacidades de defesa e levou à exploração de arquiteturas de circuitos sintonizáveis ​​de banda larga para suportar a tecnologia de rádio cognitiva”, disse o gerente de programa da DARPA, Dr. Timothy Hancock. “Ao contrário dos rádios de banda estreita que dependem da alternância entre a filtragem pré-planejada e o cancelamento do sinal de banda estreita, os rádios de banda larga atuais não possuem os front-ends de RF que podem ajudar a mitigar os sinais prejudiciais antes que eles atinjam os eletrônicos sensíveis do receptor”.

O programa WARP (Wideband Adaptive RF Protection) busca aprimorar as proteções para receptores de banda larga que operam em ambientes EM congestionados e contestados. O objetivo é desenvolver filtros de banda larga, adaptativos e canceladores de sinais analógicos que atenuem seletivamente – ou cancelam – sinais de interferência gerados externamente (por congestionamento adversário, por exemplo) e sinais de interferência gerados automaticamente (como os criados pelo próprio transmissor de um rádio) para proteger rádios digitais de banda larga a partir da saturação. A saturação ocorre quando o nível de potência de um sinal recebido excede a faixa dinâmica do receptor – ou a faixa de sinais fracos a fortes que ele pode suportar. Quando expostos a interferências ou obstruções, os componentes WARP de destino detectam e se adaptam ao ambiente EM através do controle inteligente do hardware adaptável.

Para lidar com interferências externas, o WARP explorará o desenvolvimento de filtros ajustáveis ​​de banda larga que podem detectar continuamente o ambiente EM e se adaptar para manter a faixa dinâmica do receptor sem diminuir a sensibilidade ou a largura de banda do sinal. A pesquisa analisará arquiteturas de filtro inovadoras suportadas por componentes e embalagens de última geração para atingir as métricas alvo do programa.

“Com os filtros WARP, o objetivo é reduzir o efeito de sinais grandes sem atenuar sinais menores. Atenuando os sinais grandes, um sistema de RF de banda larga é mais capaz de ouvir sinais fracos e fortes em uma ampla largura de banda”, observou Hancock .

O WARP também abordará a inferência gerada automaticamente com o desenvolvimento de canceladores de sinais analógicos adaptativos. “Às vezes, o próprio transmissor de um sistema é o maior interferente do receptor. Para evitar esse problema, transmitir e receber em diferentes frequências é tradicionalmente comum, auxiliado pelo uso de um duplexador de frequência para manter as duas bandas separadas. No entanto, para sistemas de defesa há vários benefícios em transmitir e receber na mesma frequência – como duplicar a eficiência do espectro e aumentar a taxa de transferência da rede. Esse conceito é chamado de transmissão e recepção simultânea na mesma frequência (STAR) “, afirmou Hancock.

O uso do STAR de mesma frequência foi limitado devido aos poucos meios disponíveis para garantir que o vazamento do transmissor não interfira no receptor. Para combater isso, o WARP explorará canceladores analógicos que reduzirão o vazamento de transmissão antes do receptor digital de banda larga, de modo que qualquer vazamento residual seja amostrado e cancelado no domínio digital.

“Através dos desenvolvimentos tecnológicos da WARP, nossa capacidade de reduzir problemas críticos de interferência e proteger rádios de banda larga melhorará significativamente. Além disso, se bem-sucedidas, essas tecnologias permitirão o uso de rádios definidos por software (SDRs) em ambientes espectrais congestionados e dinâmicos – algo que é hoje limitado “, concluiu Hancock.