Дрон-ликбез-2: почему не работает постановка помех

Чтобы определить, какая мощность передатчика FPV дрона потребуется для противостояния радиопомехам от источника мощностью 1 кВт (1000 Вт) на расстоянии 1 км, нужно учитывать несколько факторов.

1. Уровень радиопомех

Мощность радиопомех убывает с расстоянием по правилам радиосигналов. При свободном распространении, уровень мощности сигнала настоящего источника можно примерно оценить с использованием формулы для плотности потока излучения.

Формула для уровня мощности P в дБм на расстоянии R (в метрах) может быть представлена как:

[ P_{dBm} = P_{dBm0} - 20 \log_{10}(R) - 20 \log_{10}(f) - 147.55 ]

где:

• ( P_{dBm0} = 30 \cdot \log_{10}(P_{Вт}) )
• ( P_{Вт} = 1000 , Вт )
• ( f ) — частота в МГц (требуется предположение о частоте).

2. Примерные расчеты

Предположим, работаем на частоте 2,4 ГГц, что соответствует 2400 МГц:

1. Вычисляем ( P_{dBm0} ): [ P_{dBm0} = 30 \cdot \log_{10}(1000) = 30 \cdot 3 = 90 , дБм ]

2. Вычисляем уровень мощностного потока на расстоянии 1 км: [ P_{dBm}(1000 м) = 90 - 20 \log_{10}(1000) - 20 \log_{10}(2400) - 147.55 ]

Сначала нужные логарифмы: [ 20 \log_{10}(1000) = 60 , дБ ] [ 20 \log_{10}(2400) \approx 67.6 , дБ ]

Тогда: [ P_{dBm}(1000 м) = 90 - 60 - 67.6 - 147.55 ] Это даст отрицательное значение, указывающее на то, что уровень помех может быть очень значительным.

3. Потребная мощность передатчика

Для более точного ответа нужно учитывать также чувствительность приемника дрона и соотношение сигнал/шум (SNR). Чувствительность приемника обычно указывается в дБм. Например, если приемник может работать с сигналом от -90 дБм, тогда передатчику нужно передавать мощность на уровне выше уровня помех, с учетом необходимых запасов по SNR.

Таким образом, если сигнал будет на уровне -90 дБм, то передатчику FPV дрона нужно как минимум передавать на уровне, превышающем помехи на 10-20 дБ (в зависимости от условий), что вместе может привести к расчетам, что требуется 10-100 мВт мощности на передатчике.

Рассчитай параметры электромагнитного импульса, способного вывести из строя дрон, находящийся в 1 км от него и обернутый алюминиевой фольгой толщиной 0.01мм. Необходимые параметры задачи додумай самостоятельно.

Расчет параметров электромагнитного импульса (ЭМИ) для выведения из строя дрона — это сложная задача, требующая учета многих факторов. Однако, для упрощенного понимания и оценки параметров, можно сделать следующие допущения и расчеты.

Шаг 1: Определение необходимых характеристик ЭМИ

1. Интенсивность поля: Энергия, необходимая для нанесения повреждений, зависит от конструкции дрона и его защитного экрана.
2. Затухание поля: Расстояние в 1 км приведет к значительному ослаблению электромагнитного поля.
3. Экранирование фольгой: Алюминиевая фольга толщиной 0.01мм будет ослаблять электромагнитные волны.

Шаг 2: Параметры экранирования

Эффективность экранирования алюминиевой фольги можно оценить с помощью её коэффициента затухания. Алюминий обладает высокой проводимостью, и на частоте порядка 1-100 МГц фольга толщиной 0.01мм сможет слабить поле на несколько десятков децибел.

Шаг 3: Расчет необходимого поля

Для того чтобы достичь поля, способного вывести электронику из строя (обычно это начинается с поля в диапазоне 1-10 кВ/м), необходимы следующие приближенные расчеты:

1. Уровень поля на самом дроне: Для поражения электроники требуется поле в диапазоне (10^4) В/м.

2. Ослабление за 1 км: Электромагнитные волны в свободном пространстве ослабевают по закону обратных квадратов.

   [ E(r) = \frac{E_0}{r^2} ]

   При [r = 1 \text{ км}] и (E_d) на уровне (10^4 \text{ В/м}):

   [ E_0 = E_d * r^2 = 10^4 * (10^3)^2 = 10^{10} \text{ В/м} ]

3. Ослабление алюминиевой фольгой: Эффективность экранирования фольги можно прикинуть как 40-60 дБ (децибел).

   [ 1 \text{ дБ} \approx 0.115 \text{ В/м} ]

   Ослабление в 50 дБ приведет к:

   [ 10^{10} \text{ В/м} * 10^{-5} = 10^5 \text{ В/м} ]

Шаг 4: Реальное ослабление и расчет

Итак, для получения нужного уровня (10^5 \text{ В/м}), который после ослабления (коэффициент порядка десятков) приведет к уровню в (10^2), потребуется значительная начальная интенсивность более:

[ E_0 = 10^8 - 10^10 \text{ В/м} ]

Заключение

Оценка потребляемой мощности

Энергия такого импульса должна быть крайне высокой. В условиях лаборатории или военного применения потребуется специализированный генератор ЭМИ.

Таким образом, для дрона на расстояние 1 км, обернутого алюминиевой фольгой толщиной 0.01 мм, потребуется создать ЭМИ с начальной интенсивностью порядка (10^8 - 10^{10}) В/м. Для точного проектирования потребуется дополнительная информация о свойствах дрона, частотном диапазоне ЭМИ и уточненный коэффициент экранирования.