Математическое моделирование пространственно-поляризационных характеристик триортогонального антенного элемента для задач пеленгования КВ-диапазона

Введение. Одной из наиболее важных и актуальных задач современного радиомониторинга КВ-диапазона является повышение точности и чувствительности пеленгования радиосигналов. С учетом распространения радиоволн КВ-диапазона через слои ионосферы, в которой происходит изменение поляризационных параметров проходящей электромагнитной волны (ЭМВ), в качестве одного из вариантов повышения точности и чувствительности пеленгования КВ-радиосигналов рассматривается использование в составе антенной решетки антенного элемента, который принимает обе составляющие электромагнитного поля.

Цель работы. Сравнительный анализ предложенного триортогонального антенного элемента с существующими решениями для задач пеленгования КВ-диапазона.

Материалы и методы. Математическое моделирование антенных элементов и построение пространственно-поляризационных характеристик в среде программирования MATLAB с помощью дополнения Phased array toolbox.

Результаты. Построены пространственно-поляризационные характеристики исследуемой триортогональной антенны и произведено сравнение с несимметричным вертикальным вибратором и биортогональной антенной. В ходе сравнения установлено, что триортогональная антенна на малых углах места обеспечивает энергетический выигрыш по сравнению с биортогональной антенной и несимметричным вертикальным вибратором до 4.5 дБ. На углах места от 30 до 60° повышение качества сигнала, принятого триортогональным антенным элементом, достигает 3 дБ, а на углах места больше 60° – 2 дБ.

Заключение. По полученным пространственно-поляризационным характеристикам рассматриваемая триортогональная антенна может входить в состав большебазисной антенной решетки КВ-диапазона. Использование данной антенны позволит повысить точность и чувствительность пеленгования за счет согласования антенного элемента с поляризацией ЭМВ.

1. Альперт Я. Л. Распространение электромагнитных волн и ионосфера. 2-е изд. М.: Наука, 1972. 564 с.

2. Булатов Н. Д., Савин Ю. К. Статистические характеристики поляризационных замираний КВ сигнала // Электросвязь. 1971. № 2. С. 14–16.

3. Брюнелли Б. Е., Намгаладзе А. А. Физика ионосферы. М.: Наука, 1988. 528 с.

4. Дэвис К. Радиоволны в ионосфере. М.: Мир, 1973. 504 с.

5. Коршунов Д. В., Васильев А. С., Лапшин Э. В. Анализ факторов, влияющих на качество радиосвязи в КВ-диапазоне // Надежность и качество. 2018. Т. 2. С. 1–2.

6. Айзенберг Г. З., Белоусов С. П., Журбенко Э. М. Коротковолновые антенны. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Радио и связь, 1985. 536 с.

7. Компактные приземные антенны для поляризационно-избирательного приема в составе систем радиомониторинга / Д. В. Лучин, А. М. Плотников, А. П. Трофимов, В. В. Юдин // Электросвязь. 2015. № 8. С. 44–48.

8. Лучин Д. В., Сподобаев М. Ю. Системы ДКМВ радиосвязи: разработка, производство и перспективные решения // Вестн. Самарского гос. аэрокосмического ун-та им. академика С. П. Королева. 2014. № 2 (44). С. 74–79.

9. Афраймович Э. Л. Интерференционные методы зондирования ионосферы. М.: Наука, 1982. 197 с.

10. Пространственно-поляризационная обработка радиосигналов в гиперкомплексном пространстве / И. В. Демичев, Н. П. Шмаков, Р. В. Колесников, А. В. Иванов // Наукоемкие технологии. 2018. Т. 19, № 10. С. 25–29.

11. Ротхаммель К., Кришке А. Антенны. Т. 1. 11-е изд. М.: ДМК Пресс, 2005. 416 с.

12. Пат. RU 2649097. Антенна триортогональная / А. В. Иванов, И. В. Демичев, Н. П. Шмаков, Р. В. Колесников. Опубл. 28.11.2016.

13. Демичев И. В., Родин Д. В. Научно обоснованное предложение по технической реализации радиоприемного тракта для регистрации полного вектора электромагнитного поля // Материалы Всерос. науч.-практ. конф. "Проблемы и основные направления развития радиоэлектроники и образовательного процесса подготовки специалистов радиотехнических систем специального назначения", посвященной 60-летию ЧВВИУРЭ. 2017. № 4. С. 10–14.

14. Канарейкин Д. Б., Павлов Н. Ф., Потехин В. А. Поляризация радиолокационных сигналов. М.: Сов. радио, 1966. 440 с.

15. Phased Array System Toolbox. URL: https://docs.exponenta.ru/phased/index.html (дата обращения 01.04.2023)