DARPA/CPI: amplificadores de microondas para guerra electromagnética

DARPA/CPI: amplificadores de microondas para guerra electromagnética. O Departamento de Defesa dos EUA precisavam de uma empresa para desenvolver amplificadores de RF e micro-ondas de alta potência capazes de gerar radiação eletromagnética suficiente para danificar ou “matar” sistemas eletrônicos inimigos. Eles encontraram sua solução na Communications and Power Industries (CPI) International Inc. em Palo Alto, Califórnia.

Funcionários da Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) dos EUA anunciaram um pedido de US$ 9 milhões no mês passado para CPI a segunda fase do projeto Waveform Agile Radio-frequency Directed ENergy (WARDEN) para desenvolver amplificadores eletrônicos para futuras aplicações de guerra eletromagnética.

A WARDEN procura desenvolver amplificadores de micro-ondas de alta potência que gerem radiação eletromagnética suficiente para interromper, desativar ou danificar componentes e circuitos eletrônicos direcionados. A CPI também ganhou um contrato potencial de US$ 12,1 milhões em setembro de 2021 para as fases iniciais do projeto WARDEN.

A iniciativa WARDEN também busca desenvolver teoria e modelos computacionais para descrever o acoplamento de radiação eletromagnética em invólucros complexos por meio de caminhos não intencionais, como costuras, aberturas e pontos de entrada de cabos, e desenvolver técnicas ágeis de formas de onda que podem causar danos à eletrônica inimiga.

O programa WARDEN tem três áreas técnicas: amplificador de ondas viajantes de microondas de alta potência; avaliação rápida e geração numérica da resposta eletromagnética (RANGER); e desenvolvimento ágil de formas de onda. Os sistemas de microondas de alta potência para guerra eletromagnética são armas de energia direcionada por radiofrequência que usam radiação eletromagnética para interromper, desativar ou danificar componentes e circuitos eletrônicos direcionados.

As vantagens dos sistemas de microondas de alta potência incluem efeitos não cinéticos de área ampla em longas distâncias; operação em condições ambientais adversas; e engajamento na velocidade da luz. A radiação eletromagnética pode se acoplar a alvos em banda por meio de portas intencionais, como antenas. Isso é chamado de ataque eletromagnético da “porta da frente”. Esses sistemas também podem se acoplar a alvos em banda por meio de caminhos de acoplamento não intencionais, como costuras, aberturas e pontos de entrada de cabos. Isso é chamado de ataque backdoor ou “porta dos fundos”.

Os sistemas de microondas de alta potência de hoje normalmente usam osciladores como sua fonte de RF, operam em uma frequência fixa, não são facilmente sintonizáveis ​​sem possuir a coerência de fase necessária para a combinação de energia. Os sistemas de porta frontal têm o maior alcance, mas sua eficácia é limitada a classes específicas de alvos. Os sistemas backdoor são eficazes contra uma ampla variedade de alvos, mas seu alcance é limitado por ineficiências de acoplamento eletromagnético devido à falta de sintonização de frequência.

Formas de onda ágeis, combinadas com amplificadores de alta potência de banda larga, podem tornar a eletrônica inimiga mais suscetível a ataques de backdoor e podem estender significativamente o alcance e a eficácia do sistema de armas de microondas de alta potência.

A WARDEN procura desenvolver uma tecnologia flexível que possa ser útil contra uma ampla variedade de tipos de alvos, desenvolvendo amplificadores de alta potência de pico para ataques de backdoor. Ao contrário dos osciladores, um amplificador de banda larga é ágil o suficiente para aproveitar ao máximo o acoplamento eletromagnético em eletrônicos direcionados, melhorando as frequências de acoplamento mesmo com ajuste modesto.

Compreender a física do acoplamento de ondas eletromagnéticas em um gabinete complexo e a interação com a eletrônica interna é fundamental para melhorar a eficácia dos ataques de micro-ondas de alta potência na porta dos fundos, explicam os pesquisadores.

O grande desafio aqui é desenvolver modelos computacionalmente eficientes no domínio do tempo que possam simular a interação de ondas eletromagnéticas com grandes estruturas contendo características de tamanhos e propriedades de materiais muito variados.

Os principais desafios para o desenvolvimento de formas de onda ágeis são desenvolver ferramentas computacionais baseadas em física para prever efeitos de microondas de alta potência em eletrônicos; criando técnicas de formas de onda ágeis para produzir os efeitos mais prejudiciais na eletrônica inimiga.

WARDEN será um programa trifásico de quatro anos que desenvolverá e demonstrará o primeiro amplificador de micro-ondas de alta potência de banda larga usando manipulação de potência média e de pico alto; projeto de acoplador de entrada e saída de banda larga; design de janela de vácuo de banda larga; e gerenciamento térmico.

O projeto também desenvolverá modelos baseados em física para permitir a previsão rápida do acoplamento ágil de formas de onda eletromagnéticas em recintos complexos e a distribuição espacial dos campos elétricos internos. Também estenderá o teste e a modelagem para amplas classes de sistemas de destino para criar uma estrutura computacional baseada em física para prever efeitos de microondas de alta potência.

Fonte: DARPA.

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