CRPA-АНТЕНИ
КЕРУВАННЯ ДІАГРАМОЮ ПРИЙОМУ
ОГЛЯД CRPA
Обмеження розміру для дронів
На 300 МГц (λ = 1,0 м) кожен патч-елемент має розмір λ/2 = 50 см. 4-елементна решітка займає ~50×50 см — половину розмаху крила Fischer 26. Встановлення на дрон непрактичне: аеродинамічний опір, зміщення центру ваги, і зберігання 1,5 кг CRPA-маси на повітряній платформі з обмеженим вантажем. Рішення: CRPA встановлюється на наземній станції (GCS), де вага і розмір не є обмеженнями.
Наземна CRPA захищає лінк GCS→Fischer 26, а Fischer 26 з простою всенаправленою антеною ретранслює через Starlink.
Математична основа нуль-стерінгу
4-елементна решітка з λ/2 інтервалом створює керовану діаграму прийому. Фазовий зсув δ між елементами визначає напрямок нуля: δ = (2π/λ) × d × sin(θ), де d — інтервал між елементами і θ — кут до глушника. При d = λ/2: δ = π × sin(θ). Нуль розміщується при θ, де сума сигналів від усіх елементів дорівнює нулю.
Глибина нуля залежить від точності фазових зсувачів: при ±5° фазовій похибці — нуль 25 дБ; при ±10° — нуль 20 дБ. Цифрові фазові зсувачі (AD8340, €15/шт) забезпечують ±1° точність — теоретичний нуль > 30 дБ.
25 дБ нуль означає зменшення ефективної потужності глушника у 316 разів (10^(25/10) = 316,2 — математично підтверджено в provable_claims.py, ID: CRPA_NULL_POWER_RATIO). Глушник потужністю 100 Вт, що бачить 25 дБ нуль, еквівалентний глушнику 0,3 Вт — нижче порогу впливу на Silvus MANET при типових бойових дальностях.
Аналіз витрат і вигод для бригадного розгортання
Комерційна CRPA від L3Harris або Rohde & Schwarz коштує €5 000–10 000 за одиницю. Для бригади з 15 ротних командних пунктів: €75 000–150 000. Альтернатива DIY: 4 патч-елементи (€80), 4 цифрові фазові зсувачі (€60), мікроконтролер ESP32 (€10), корпус (€50) = €200 за одиницю. 15 одиниць: €3 000. Різниця: €72 000–147 000 на користь DIY.
Компроміс: DIY потребує калібрування в безехові камері (доступна в KTH або Chalmers) і не має сертифікації MIL-STD — прийнятно для Home Guard, не для регулярних сил без додаткової валідації.
Реалізація наземної станції
Практична CRPA для бригадного GCS: 4 патч-елементи на алюмінієвій рамі 60×60 см, встановленій на триніжці на висоті 2 м. Кожен елемент підключений до цифрового фазового зсувача, керованого ESP32. Алгоритм: SDR (RTL-SDR, €25) сканує спектр і визначає напрямок глушника. ESP32 обчислює необхідні фазові зсуви і програмує фазові зсувачі для розміщення нуля в напрямку глушника. Час адаптації: < 500 мс від виявлення глушника до розміщення нуля.
Система працює автоматично — оператор бачить лише "CRPA ACTIVE: null at 127°" на COP Lisa 26.
DIY 4-елементна патч-решітка (300 МГц)
Матеріали: FR4 друкована плата 50×50 см (€20/шт × 4 = €80), роз\'єми SMA (€2/шт × 4 = €8), коаксіальний кабель RG-58 (€10), фазові зсувачі AD8340 (€15/шт × 4 = €60), ESP32 мікроконтролер (€10), корпус з алюмінієвого кутника (€30). Загалом: ~€200. Збірка: вирізати патчі 50×50 см з FR4, припаяти живильні точки, підключити до фазових зсувачів, з\'єднати з ESP32 через SPI. Калібрування: в безехові камері або на відкритому полі з відомим джерелом сигналу на кількох кутах.
Реалізація
# CRPA Null Steering — 4-Element Patch Array
import math
def null_depth_db(phase_error_deg):
"""Calculate null depth for given phase shifter accuracy."""
# Ideal null is infinite; practical null limited by phase error
if phase_error_deg == 0: return 60 # Theoretical limit
error_rad = math.radians(phase_error_deg)
# Approximate: null_depth ≈ 20*log10(1/sin(error))
return 20 * math.log10(1 / math.sin(error_rad))
for err in [1, 2, 5, 10]:
depth = null_depth_db(err)
ratio = 10 ** (depth / 10)
print(f"Phase error ±{err:2d}°: null = {depth:.0f} dB ({ratio:.0f}× reduction)")Пов'язані розділи
Джерела
Теорія антенних решіток (Balanis, "Antenna Theory", 4th ed). Технічний опис AD8340 (Analog Devices). Специфікації Silvus StreamCaster. Публічні звіти про CRPA-застосування в українських C-UAS операціях. FSG-A не має побудованої CRPA — заявлена глибина нуля 25 дБ є ТЕОРЕТИЧНИМ розрахунком з антенної теорії, не виміряна.