Defensie investeert in mmWave-technologie voor radar, ECM en communicatie vanwege de grotere capaciteit, beveiliging en hoge bandbreedte, cruciaal voor moderne oorlogsvoering.

De wereldwijde uitrol van 5G gaat door en de verwachting is dat in 2025 meer dan een derde van de wereldbevolking gedekt zal zijn. Volgens de GSMA zal 5G tegen die tijd ook goed zijn voor maar liefst 1,2 miljard verbindingen.

Eind januari 2024 had de Global Mobile Suppliers Association (GSA) bijna 600 operators in 176 landen en gebieden geïdentificeerd die in 5G investeerden. Dit omvat “proefversies, het verkrijgen van licenties, planning, netwerkimplementatie en lanceringen. Dit aantal sluit bijna 200 extra bedrijven uit die prioritaire toegangslicenties hebben gekregen op de Amerikaanse veiling van CBRS-spectrum, dat mogelijk zou kunnen worden gebruikt voor 5G.”

Veel factoren zijn verantwoordelijk voor het aanhoudende succes van 5G, waaronder millimetergolftechnologie (mmWave), die, zo schrijft ScienceDirect , gebruik maakt van optische heterodyne, die lichtsignalen combineert van twee lasers die op verschillende golflengten werken met behulp van een optische combiner en deze detecteert met behulp van een fotodiode. mmWave-systemen hebben frequentiebereiken tussen 30 en 300 GHz, waarbij in totaal ongeveer 250 GHz bandbreedtes beschikbaar zijn.

mmWave wordt voor veel andere toepassingen dan 5G gebruikt, waaronder:

mmWave wordt voor veel andere toepassingen dan 5G gebruikt, waaronder:

– Radioastronomie

– Teledetectie

– Radars voor auto’s

– In beeld brengen

– Veiligheidsonderzoek

– Telecommunicatie

– Snelle, point-to-point WLAN’s

– Breedbandtoegang

– Persoonlijke netwerken op korte afstand

De technologie wordt ook gebruikt door de defensie-industrie vanwege de grotere capaciteit, veilige en overleefbare communicatie, hogere bandbreedte, grotere connectiviteit met veel meer kanalen en snellere gegevensuitwisseling tijdens tactische communicatie. Deze kenmerken helpen de prestaties van radar, datalink in de lucht en satellietcommunicatie te verbeteren.

In 2023 nam de belangstelling voor mmWave voor defensietoepassingen toe, deels als gevolg van de heropleving van elektronische oorlogsvoering (EW) als een kritische tactiek tijdens het Oekraïense conflict. “Deze verschuiving vereiste een aanzienlijke herbeoordeling van de militaire doctrine en tactieken, inclusief een verschuiving van statische naar mobiele formaties”, schrijft Blu Wireless . “Ook opmerkelijk is de recente intensieve verkenning van de rol van mmWave voor C4ISR-dronecommunicatie.”

Waarom Defensie investeert in mmWave-technologie:

“Er zullen altijd opkomende bedreigingen zijn in de defensiesector die de innovatie vereisen die millimetergolftechnologie biedt”, schrijft dB Control . “Radar, EW en tegenmaatregelen, datalinks in de lucht en satellietcommunicatie” hebben vooral behoefte aan mmWave-producten “omdat tactische netwerken en EW van de volgende generatie overstappen naar hogere frequentiespectra om zich te verdedigen tegen nieuw ontdekte bedreigingen. Nu innovaties als 5G, 6G en Satcom-backhaul in opkomst zijn, zijn connectiviteit, bandbreedte en snelheid enorm belangrijk in de commerciële en defensiesector.”

In het verleden werden producten die werkten in de C-, X- en Ku-bandfrequenties algemeen gebruikt in verschillende toepassingen. Met de vooruitgang in militaire operaties en de toenemende congestie in die banden zijn defensieaannemers en fabrikanten van originele uitrusting echter op zoek gegaan naar meer bandbreedte. Dit heeft geleid tot de migratie van EW-, Satcom- en datalink-applicaties naar mmWave-frequenties. Met de rijping van de K-, Q- en V-bandtechnologie passen fabrikanten van originele apparatuur nu hun ontwerpen aan om te voldoen aan de eisen van moderne militaire en commerciële toepassingen.

“Defensieaannemers zijn op zoek naar frequentiebereiken van 18 tot 50 GHz”, schrijft dB Control. “De specifieke frequentie is afhankelijk van de toepassing. Voor EW-toepassingen zijn breedband- en continugolfvermogen (CW) vereist. Voor datalink- en satcom-toepassingen zijn smalband- en CW-vermogen vereist. Voor radartoepassingen zijn smalband- en gepulseerd vermogen nodig.”

Om dit te bereiken zullen mmWave-producten in allerlei omgevingen moeten kunnen functioneren. Elke krachtige reizende golfbuizenversterker (TWTA) of microgolfvermogenmodule (MPM) moet zijn uitgerust om extreem complexe en zware omstandigheden te weerstaan. De complexiteit en omstandigheden waarmee de apparatuur te maken krijgt, moeten vanaf het allereerste begin worden geschetst om ervoor te zorgen dat deze voldoet aan de vereisten van het beoogde gebruik.

Alle millimetergolfversterkers met hoog vermogen (HPA’s) moeten bijvoorbeeld bestand zijn tegen zware omstandigheden met extreme temperaturen, overmatige trillingen, schokken en hoogten tot 22.000 meter boven zeeniveau. HPA’s moeten strenge tests ondergaan om ervoor te zorgen dat ze betrouwbaar blijven, zelfs bij de meest ruige missies, inclusief potentiële nucleaire gebeurtenissen.

mmgolven en ECM

Elektronische tegenmaatregelen (ECM) worden gebruikt om vliegtuigen te beschermen tegen geleide raketten en worden ook door militaire schepen en tanks gebruikt om laser-/IR-geleide raketten voor de gek te houden. Een van de belangrijkste toepassingen van mmWaves in ECM’s is jamming, oftewel de overdracht van krachtige signalen op dezelfde frequentie als de radar- of communicatiesystemen van de tegenstander. Door dit te doen creëren ECM’s interferentie, waardoor het voor de vijand moeilijk wordt om echte doelen van valse te onderscheiden.

Met mmWaves kunnen ECM’s snel van frequentie veranderen. Deze frequentieflexibiliteit helpt adaptieve radarsystemen tegen te gaan die jamming proberen te voorkomen door op frequenties te springen. Moderne ECM’s maken gebruik van softwaregedefinieerde bedreigingen. Deze bedreigingen worden gegenereerd met behulp van geavanceerde technieken voor digitale signaalverwerking (DSP) en machine learning (ML). Door deze bedreigingen te analyseren, schrijft Keysight , kunnen ECM’s hun effectiviteit evalueren en zich dienovereenkomstig aanpassen.

Om zowel elektronische aanvallen als tegenmaatregelen te evalueren, genereren ECM’s tegelijkertijd een groot aantal bedreigingen. Het doel is om de reactie van de tegenmaatregelen te peilen. Door de controle over het elektromagnetische spectrum te behouden, beschermen ECM’s cruciale capaciteiten, van communicatie tot missieondersteuning.

Historisch gezien vertrouwden ECM’s op opgeslagen databases met handtekeningen van bedreigingen. Moderne bedreigingen evolueren echter dynamisch en ECM’s moeten intelligenter reageren met behulp van flexibele technieken zoals ML en DSP 2 .

mmWaves en verbeterde communicatie

mmWave-technologie dient als een krachtig hulpmiddel voor het verbeteren van de communicatie, het vergroten van het situationeel bewustzijn en het garanderen van effectieve militaire operaties. De unieke eigenschappen maken hem bijzonder geschikt voor militaire toepassingen, zelfs over langere afstanden

De hogere bandbreedte van mmWave in vergelijking met communicatiesystemen met een lagere frequentie maakt de overdracht van grote hoeveelheden gegevens met hoge snelheden mogelijk, essentieel voor moderne militaire operaties waarbij realtime gegevensoverdracht van cruciaal belang is. De hoge frequentie van mmWaves maakt communicatie met lage latentie mogelijk die, in militaire scenario’s waar beslissingen in een fractie van een seconde het verschil kunnen zijn tussen succes en mislukking, cruciaal is voor het snel verzenden van commando’s, sensorgegevens en andere kritische informatie.

Vanwege hun hoge frequentie en directionele aard kunnen mmWaves worden gebruikt voor veilige en onopvallende communicatie, omdat ze minder gevoelig zijn voor onderschepping en storing, waardoor militaire communicatie beter wordt beveiligd. Ze kunnen compact en lichtgewicht worden ontworpen, waardoor ze geschikt zijn voor integratie in verschillende militaire platforms, waaronder infanterie-uitrusting, voertuigen, vliegtuigen en drones.

Hoewel mmWaves voornamelijk in zichtlijnscenario’s werken, kunnen technologische ontwikkelingen zoals beamforming en relaissystemen hun bereik uitbreiden naar niet-zichtlijnsituaties, waardoor hun veelzijdigheid voor militaire toepassingen in complex terrein of stedelijke omgevingen wordt vergroot.

mmWaves zijn gevoelig voor atmosferische absorptie en verzwakking, maar vooruitgang in het antenneontwerp en de signaalverwerkingstechnieken verzachten deze uitdagingen en zorgen voor betrouwbare communicatie, zelfs bij ongunstige weersomstandigheden.

Terwijl defensietoepassingen zich blijven ontwikkelen en zich aanpassen aan opkomende dreigingen, staat de mmWave-technologie klaar om voorop te blijven lopen, innovatie te stimuleren en tactische netwerken van de volgende generatie in staat te stellen zich te verdedigen tegen steeds geavanceerdere tegenstanders. Met zijn robuuste prestaties, betrouwbaarheid en aanpassingsvermogen aan zware omstandigheden vormt de mmWave-technologie een hoeksteen in de modernisering van defensiesystemen, waardoor paraatheid en veerkracht in een steeds veranderend mondiaal landschap worden gewaarborgd.