Радиопеленгаторные антенные системы для малых беспилотных летательных аппаратов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.12.07, кандидат наук Першин Павел Викторович

• Першин Павел Викторович
• кандидат наук
• 2021

Оглавление диссертации кандидат наук Першин Павел Викторович

Оглавление

Введение

1. Анализ современного состояния теории, техники и технологии производства антенных систем радиопеленгаторов

2. Исследование и разработка антенных систем и методов обработки сигналов, повышающих точность пеленгования в условиях влияния дифракционных искажений измеряемого поля

2.1. Введение в теорию «виртуальных» антенных решеток

2.2. Методика описания ближнего поля радиопеленгаторной антенной решетки и метод оценки угловых координат источников радиоизлучения, построенный на основе предложенной физической модели

2.3. Угловое разрешение двух источников коррелированных сигналов с помощью формирования «виртуальной» антенной решетки

2.4. Метод радиопеленгации, основанный на измерении вектора Пойнтинга с помощью векторной антенной системы

2.5. Векторная антенная система для пеленгования источников радиоизлучения с произвольной поляризацией и произвольным углом падения волны

2.6. Метод измерения угловых координат источника радиоизлучения с произвольной поляризацией, основанный на калибровке амплитудных и фазовых диаграмм направленности антенных элементов в составе решетки

2.7. Антенная система из щелевых элементов бегущей волны с метаматериальными печатными линзами для полноазимутального пеленгования источников радиоизлучения с произвольной поляризацией

2.8. Пеленгаторная кольцевая антенная решетка из симметричных вибраторов с резистивными нагрузками

2.9. Выводы

3. Исследование и разработка сверхширокополосных линейных радиопеленгаторных антенных решеток с диаграммообразующей схемой на основе печатной линзы Ротмана

3.1. Диаграммообразующая схемы на основе печатной линзы Ротмана

3.2. Линейная радиопеленгаторная антенная решетка дециметрового диапазона длин волн из печатных логопериодических элементов, запитанных с помощью линзы Ротмана

3.3. Варианты конструктивного построения антенных решеток с коммутационным сканированием в плоскости вектора напряженности электрического поля, возбуждаемых с помощью печатной линзы Ротмана

3.4. Варианты реализации многолучевой антенной решетки для диапазона частот 8 - 18 ГГц с диаграммообразующей схемой на основе печатной линзы Ротмана

3.4.1. Исследование эффективности применения метаматериальных поверхностей в антенной решетке из сверхширокополосных директорных антенн в печатном исполнении

3.4.2. Линейная вибраторная антенная решетка с интегрированной линзой Ротмана, реализованная в виде единой многослойной печатной платы

3.5. Выводы

4. Натурные экспериментальные исследования радиопеленгаторов, оснащенных сверхширокополосными антенными системами

4.1. Обзор автоматических радиопеленгаторов АО «ИРКОС»

4.1.1. Стационарные автоматические радиопеленгаторы

4.1.2. Мобильные автоматические радиопеленгаторы

4.1.3. Носимые автоматические радиопеленгаторы

4.2. Исследование перспективных вариантов антенных элементов для радиопеленгаторных антенных систем

4.2.1. Малогабаритная многодиапазонная антенна на основе вложенных несимметричных ТЕМ-рупоров

4.2.2. Нерегулярный ТЕМ-рупор с улучшенными характеристиками

4.2.3. Сверхширокополосный вибраторный антенный элемент

4.3. Натурные экспериментальные исследования вариантов радиопеленгаторных антенных систем, установленных на беспилотном летательном аппарате

4.4. Выводы

Заключение

Список сокращений и условных обозначений

Список литературы

Приложение А Проекции и разрезы векторной антенной системы

Приложение Б Диаграммы направленности антенных элементов двухъярусной антенной системы

Приложение В Акты внедрения результатов диссертации

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Радиопеленгаторные антенные системы для малых беспилотных летательных аппаратов»

Введение

Актуальность темы исследования. Пеленгование и определение местоположения источника радиоизлучения (ИРИ) является важной задачей при осуществлении мероприятий по радиоконтролю, решаемой в интересах гражданских и специальных служб, в том числе при проведении антитеррористический и военных операций. При этом объектом радиоконтроля может быть не отдельно стоящее здание, а целый комплекс, включающий в себя различные строения и лесопарковые зоны. В таких условиях высокую эффективность решения задачи локализации ИРИ показывают мобильные и носимые средства радиоконтроля.

В настоящее время в связи со снижением стоимости и увеличением полезной нагрузки малых беспилотных летательных аппаратов (БПЛА), уменьшением массогабаритных показателей аппаратуры радиоконтроля стало возможным использовать малые БПЛА в качестве носителя радиопеленгаторов. Как и в случае наземного применения, эффективность решения задачи радиоконтроля зависит от таких характеристик радиопеленгаторов, как точность измерения угла прихода радиоволн, вида поляризации пеленгуемых сигналов, пространственной разрешающей способности, чувствительности и диапазона рабочих частот. Указанные характеристики радиопеленгатора в значительной степени определяются параметрами используемой антенной системой. Поэтому исследование и разработка радиопеленгаторов для малых БПЛА является весьма актуальной научно-практической задачей для:

- повышения точности измерения угловых координат ИРИ;

- повышения разрешающей способности по угловым координатам;

- повышения чувствительности приемной антенной системы в полосе частот, включающей в себя несколько частотных диапазонов;

- уменьшения массогабаритных показателей аппаратуры, позволяющих сохранить хорошие аэродинамические характеристики БПЛА при размещении на них аппаратуры.

При проектировании радиопеленгаторов для малых БПЛА, удовлетворяющей вышеперечисленным требованиям, важной задачей является разработка антенных систем и методов обработки принимаемых сигналов, учитывающих дифракционные искажения измеряемого электромагнитного поля, являющиеся следствием рассеяния падающих волн на корпусе летательного аппарата, элементах его конструкции и антенной системе с ее обтекателем, в условиях априорно неизвестной поляризации принимаемых радиоволн и неопределённого количества ИРИ.

Степень разработанности темы. Несмотря на большое число отечественных и зарубежных научных работ в области теории и техники антенных систем аппаратуры радиоконтроля (М.Л. Артемов, А.В. Ашихмин, А.Д. Виноградов, И.С. Дмитриев, О.Е. Кирьянов, А.Н. Кренев, В.А. Козьмин, Ю.Б. Нечаев, Ю.Г. Пастернак, А.М. Рембовский, Ю.А. Рембовский, В.А. Уфаев, F. Belloni, S. Chandran, B. Friedlander, D.H. Johnson, T. Kailath, M. Kavech, V. Koivunen, R. Kumaresan, Zhi-Quan Luo, E.E. Mack, X. Mestre, M.P. Moudi, A. Nehorai, M. Pesavento, U. Pillai, R. Poisel, B.D. Rao, D.P. Reilly, A. Richter, D.R. Rods, P. van Rooyen, P. Roux, R. Roy, T. Sarkar, R.O. Schmidt, V.C. Soon, P. Stoica, L. Swindlehurst, H.L. Van Trees, D.W. Tufts, E. Tuncer, M. Viberg, M. Wax, A. Weiss, G. Xu, I. Ziskind, M. Zolotowski и др.), многие важные аспекты проектирования антенных систем с учетом дифракционных искажений электромагнитного поля, вносимых корпусом носителя, остаются недостаточно исследованными:

- создание антенных систем, позволяющих существенно ослабить влияние дифракционных искажений наблюдаемого электромагнитного поля на точность пеленгования источников радиоизлучения;

- разработки антенных систем, позволяющих минимизировать априорную неизвестность вида поляризации падающих волн на инструментальную погрешность радиопеленгаторов;

- разработки способов использования методов формирования «виртуальных» антенных решеток для повышения точности пеленгования источников радиоизлучения с помощью антенных решеток (АР) бортового базирования;

- разработки радиопеленгаторных антенных систем из сверхширокополосных элементов, возбуждаемых с помощью печатной линзы Ротмана, позволяющих повысить чувствительность аппаратуры радиоконтроля.

Объектом исследования являются радиопеленгаторные антенные системы аппаратуры радиоконтроля для малых беспилотных летательных аппаратов.

Предметом исследования являются методы и способы уменьшения влияния дифракционных искажений пространственно-временной структуры измеряемого поля на инструментальную точность радиопеленгаторов бортового базирования, в которых используются антенные решетки из сверхширокоплосных элементов, а также методы и способы повышения разрешающей способности, чувствительности и обеспечения приема сигналов с произвольной поляризацией.

Целью работы является разработка и исследование радиопеленгаторных антенных систем для малых беспилотных летательных аппаратов, использование которых позволяет существенно повысить точность и чувствительность пеленгования ИРИ, разрешающую способность радиопеленгаторов по угловым координатам в условиях априорной неопределенности о виде поляризации падающих волн, а также - о возможном изменении геометрии корпуса носителя.

Достижение поставленной цели потребовало решения следующих задач:

- анализа современного состояния и перспективных тенденций развития теории, техники и технологии производства радиопеленгаторных антенных систем;

- исследования и разработки методов обработки сигналов, минимизирующих влияние дифракционных искажений измеряемого поля на точность пеленгования, и антенных систем для их реализации в радиопеленгаторах для малых беспилотных летательных аппаратов;

- исследования перспективных путей построения сверхширокополосных линейных радиопеленгаторных антенных решеток с диаграммообразующей схемой на основе печатной линзы Ротмана, повышающих чувствительность пеленгования;

- проведения натурных экспериментальных исследований радиопеленгаторов, оснащенных разработанными сверхширокополосными антенными системами.

Научная новизна работы состоит в следующем:

- разработана методика описания ближнего поля радиопеленгаторной антенной решетки для малых беспилотных летательных аппаратов и метода оценки угловых координат источника радиоизлучения, основанного на представлении рассеивателя в виде совокупности точечных излучателей (блестящих точек), являющихся источниками паразитных рассеянных сферических волн, повышающие точность измерения угловых координат ИРИ при наличии рассеивателя в непосредственной близости от антенной системы радиопеленгатора;

- предложена методика оценки угловых координат ИРИ на основе измерения реальной части вектора Пойнтинга, исключающей реактивный поток, вызванный рассеянием падающей волны на корпусе носителя антенной решетки, и антенная система для его реализации;

- на основании исследования искажений комплексных векторных диаграмм направленности (ДН) несимметричных и симметричных вибраторных элементов в составе решетки, вносимых корпусом носителя, разработан метод измерения угловых координат источника радиоизлучения с произвольной поляризацией, основанный на предложенной процедуре калибровки амплитудных и фазовых диаграмм направленности элементов антенной решетки для двух ортогональных поляризаций (в- и р-);

- разработана методика формирования виртуальной антенной решетки из магнитных диполей на основе измерения всех проекций вектора напряженности электрического поля с помощью векторной антенны из электрических диполей, и метод пеленгования ИРИ с произвольной поляризацией и произвольным углом падения волны на её основе;

- разработана методика проектирования линейных радиопеленгаторных антенных решеток из сверхширокополосных элементов, направленных в азимутальной плоскости, запитанных с помощью печатной линзы Ротмана с возможно-

стью конструктивного исполнения в виде единой многослойной печатной платы, позволяющая повысить чувствительность.

Теоретическая значимость работы заключается в создании методов синтеза и анализа антенных систем для радиопеленгаторов бортового базирования с учетом дифракционных искажений измеряемого поля, вносимых корпусом носителя - беспилотного летательного аппарата. Разработаны методы пеленгования источников радиоизлучения, учитывающие дифракционные искажения пространственно-временной структуры поля.

Практическая значимость работы заключается в разработке и создании широкополосных антенных систем радиопеленгаторов бортового базирования, а также - методов пеленгования источников радиоизлучения, использование которых позволяет существенно повысить точность пеленгования источников радиоизлучения и разрешающую способность радиопеленгаторов по угловым координатам в условиях априорной неопределенности о виде поляризации падающих волн.

Методы исследования. В работе использовались методы анализа и синтеза антенн, методы математического моделирования, вычислительные методы технической электродинамики и стандартные методики натурных экспериментальных исследований антенн.

Основные положения и результаты, выносимые на защиту: - установлено, что представление электромагнитного поля в области расположения элементов радиопеленгаторной антенной решетки бортового базирования, в виде суперпозиции плоской падающей волны и рассеянных сферических волн, создаваемых рассеивателем и аппроксимируемого точечными излучателями (блестящими точками), привязанными к геометрии корпуса носителя - беспилотного летательного аппарата, является эффективным способом учета дифракционных искажений пространственного распределения поля; для увеличения числа блестящих точек в данной модели может использоваться интерполяционная антенная решетка, формируемая с помощью метода вспомогательных источников поля;

- выяснено, что для существенного уменьшения систематической погрешности пеленгования источников радиоизлучения с помощью антенной решетки бортового базирования можно использовать векторную антенну, позволяющую измерять комплексные амплитуды всех проекций векторов напряженности электрической и магнитной компонент наблюдаемого электромагнитного поля, при этом мнимая часть вектора Пойнтинга описывает потоки реактивной мощности, вызванной рассеянием падающей плоской волны на антенной системе и корпусе ее бортового носителя;

- показано, что антенная система, состоящая из элементов, не имеющих фазового центра, вследствие их расположения вблизи корпуса носителя - беспилотного летательного аппарата, при рассеянии падающих волн на котором появляются волны с поляризацией, ортогональной поляризации падающей волны, может использоваться для оценки угловых координат источников радиоизлучения с произвольной поляризацией после проведения процедуры калибровки амплитудных и фазовых диаграмм направленности для в- и р- компонент поля, при этом точкой отсчета постоянного удаления от точки наблюдения до антенной системы является одна и та же точка для всех входов антенной системы;

- установлено, что при рассеянии плоских падающих волн на корпусе беспилотного летательного аппарата и расположенной на нем антенной решетке, структура магнитного поля искажается в существенно меньшей степени, чем структура электрического поля, т.к. свойства вышеупомянутых рассеивателей сходны со свойствами электрического диполя, в ближней зоне которого отношение амплитуды электрического поля к амплитуде магнитного поля существенно больше величины характеристического сопротивления свободного пространства; предложено измерять сильно искаженное дифракционными явлениями электрическое поле с помощью векторной антенной системы, состоящей из 12 симметричных электрических вибраторов, расположенных на ребрах электрически малого куба с последующим вычислением всех проекций вектора напряженности магнитного поля и угловых координат источника радиоизлучения по магнитной ком-

поненте поля, как менее искаженной, чем электрическая компонента поля, что подтверждено результатами численного электродинамического моделирования;

- показано, что для построения радиопеленгаторных антенных систем дециметрового и сантиметрового диапазонов волн с шириной рабочей зоны 90 градусов в азимутальной плоскости, в диапазоне частот с трехкратным перекрытием могут использоваться печатные логопериодические элементы и вибраторные элементы с рефлекторами и директорами, при этом для коррекции формы диаграмм направленности вибраторных элементов антенной решетки могут использоваться метаматериальные линзы, реализованные в виде металлизированных переходных отверстий многослойной печатной платы; в качестве диаграммообразующей схемы линейных антенных решеток использовались модификации линзы Ротмана в печатном исполнении.

Степень достоверности полученных в работе результатов подтверждается корректным применением методов анализа и синтеза антенн, методов математического моделирования и вычислительных методов технической электродинамики. Результаты работы не противоречат полученным и опубликованным ранее в литературе результатам других авторов. Все экспериментальные данные, представленные в работе, получены и обработаны в АО «ИРКОС» (г. Москва), и имеют высокую степень совпадения с данными, полученными в ходе численного эксперимента. Достоверность приведенных экспериментальных данных подтверждается использованием стандартных методик измерения параметров антенн. В качестве инструментальных средств при проведении натурных испытаний использовалось поверенное измерительное оборудование компаний Rohde&Schwarz, Keysight Technologies и АО «ИРКОС».

Апробация работы. Основные результаты диссертации докладывались на следующих научных конференциях: VII Международной научно-технической конференции «Радиолокация навигация связь» (Воронеж, 2011); ХП Международной научно-технической конференции «Радиолокация навигация связь» (Воронеж, 2016); ХШ Международной научно-технической конференции «Радиолокация навигация связь» (Воронеж, 2017); XXIV Международной научно-

технической конференции «Радиолокация навигация связь» (Воронеж, 2018), XXVI Международной научно-технической конференции «Радиолокация навигация связь» (Воронеж, 2020).

Реализация и внедрение результатов работы. Результаты, полученные в диссертации, внедрены в АО «ИРКОС» (г. Москва) при разработке и производстве радиопеленгаторной антенной системы для малых БПЛА «АРК-ГРАЧ» и ручных радиопеленгаторов на базе блока «АРК-КНВ4», о чем в приложениях к диссертации имеются соответствующие акты внедрения.

Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в работах, из них 13 - в изданиях, рекомендованных ВАК, 3 работы опубликованы в изданиях, индексируемых в международных цитатно-аналитических базах данных Web of Science и Scopus, 12 работ опубликовано в сборниках трудов международных научно-технических конференций и других публикаций, получены 2 патента РФ на изобретения.

Личный вклад автора состоит в получении основных результатов, изложенных в диссертации. В работах [14, 104] автором проведен анализ перспективных направлений проектирования антенных систем бортового базирования с учетом рассеивающих свойств их элементов и корпуса носителя. В работе [64] предложена методика проектирования сверхширокополосной радиопеленгаторной антенной системы с излучателями, содержащими сосредоточенные диссипативные элементы. В работах [54, 56, 107] автором предложены процедуры параметрического синтеза антенных систем для пеленгования источников радиоизлучения с произвольной поляризацией. В работах [46, 48, 50, 108, 88, 89] автором разработаны математические модели дифракции падающих волн на антенных системах радиопеленгатора и близлежащих рассеивателях, предложены методы повышения точности пеленгования источников радиоизлучения, основанные на учете дифракционных искажений пространственно-временной структуры электромагнитного поля. В работах [73, 77 - 79, 109 - 111] автором разработана методика проектирования линейных антенных решеток для радиопеленгаторов бортового базирования, возбуждаемых с помощью диаграммообразующей схемы на основе мо-

дификаций линзы Ротмана в печатном исполнении. В работах [92, 95, 99] автором предложена концепция построения радиопеленгаторных антенных систем, состоящих из сверхширокоплосных антенных элементов, не имеющих фазового центра, проведены полевые испытания созданных антенных систем, оснащенных коммутаторами СВЧ сигналов, разработанными соискателем. В работах [82 - 84, 102, 105, 106] автором изложены результаты натурных экспериментальных исследований радиопеленгаторных антенных систем в режиме пеленгования источников радиоизлучения в сверхширокой полосе частот; обоснованы требования к приемным антенным системам, включающим кольцевые антенные решетки из симметричных и несимметричных вибраторных элементов, коммутаторы СВЧ сигналов и малошумящие приемные устройства.

Соответствие паспорту специальности. Содержание диссертации соответствует п. 2, 3, 8, 9, 10 паспорта специальности 05.12.07 - Антенны, СВЧ-устройства и их технологии.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 111 наименований и 3 приложений. Основная часть работы изложена на 192 страницах, содержит 146 рисунков и 3 таблицы.

1. Анализ современного состояния теории, техники и технологии производства антенных систем радиопеленгаторов

Аппаратура радиоконтроля широко применяется в различных областях для решения задач гражданских и специальных служб [1]:

- контроль использования радиочастотного спектра;

- контроль радиообстановки при проведении массовых мероприятий, антитеррористический и военных операций;

- проведение мероприятий по противодействию несанкционированному съёму информации, как в коммерческих организациях, так и на режимных объектах государственной важности;

- проведение мероприятий по поиску и выявлению источников побочных электромагнитных излучений.

При этом аппаратура радиоконтроля выполняет функции по выявлению и локализации на местности источников радиоизлучения (ИРИ), анализу и измерению параметров сигналов и помех, их классификации и другие.

Среди обширного набора функций, выполняемых аппаратурой радиоконтроля, отдельно стоит выделить первичное выявление (обнаружение) и локализацию ИРИ, так как возможность их реализации в значительной степени определяется техническими характеристиками радиоконтрольного оборудования.

Первичным звеном цепи приема и обработки сигналов в аппаратуре радиоконтроля является антенная система. Как известно [2, с. 26], шумовая чувствительность радиоприемной системы в значительной степени определяется параметрами её входных звеньев - уровнем собственных шумов, коэффициентами усиления и рассогласования с предыдущим и последующим звеньями.

Динамический диапазон радиоконтрольного оборудования также в значительной степени определяется параметрами антенной системы, так как её элементы, в отличие от радиоприемного устройства, лишены какой-либо предварительной селекции и осуществляют прием сигналов сразу во всем диапазоне рабочих частот с коэффициентом перекрытия 3 и более. Особенно остро данный вопрос

встает при применении в антенных системах активных цепей [3]: усилителей, перестраиваемых фазовращателей и т.д.

Локализация (определение местонахождения) ИРИ является сложным и многоэтапным процессом. При использовании стационарных радиопеленгаторов, входящих в состав радиоконтрольного оборудования, их размещают в контролируемой области пространства и с помощью метода триангуляции локализуют ИРИ. Точность локализации определяется техническими параметрами оборудования и обычно составляет от 1 % до 3 % расстояния между радиопеленгаторами [1].

В некоторых случаях количество стационарных радиопеленгаторов может оказаться недостаточным для осуществления радиоконтроля всей контролируемой территории по причине их высокой стоимости и фиксированного местоположения. По этой причине их дополняют мобильными радиопеленгаторами на базе наземных транспортных средств. В этом случае задача локализации может быть решена методом привода на источник силами одного радиопеленгатора [1].

В последнее время значительный интерес вызывает применение в качестве мобильной базы для систем радиомониторинга малых беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) [4 - 10] с полной взлётной массой не более 150 кг [11, с. 89]. При размещении на БПЛА пеленгаторной антенной системы возможна реализация как многопозиционного, так и однопозиционного метода локализации ИРИ [4].

При этом к аппаратуре радиоконтроля, размещаемой на БПЛА предъявляются жесткие, порой противоречивые требования:

- высокая чувствительность;

- широкий динамический диапазон принимаемых сигналов;

- высокая точность и разрешающая способность при оценке угловых координат ИРИ;

- возможность пеленгования и локализации сигналов с произвольной поляризацией в условиях наличия дифракционных (рассеяние принимаемых волн на антенной системе и корпусе ее носителя) и поляризационных искажений;

- высокая надежность;

- минимально возможные масса и габариты.

Одновременное выполнение обозначенных выше требований представляется возможным лишь в случае рационального проектирования антенных систем аппаратуры радиоконтроля с применением современных алгоритмов обработки принимаемых сигналов. Но даже в таком случае при определённом сочетании требований возникают противоречия, требующие принятия компромиссных решений между параметрами аппаратуры:

- повышение точности пеленгования ИРИ за счет применения более строгих моделей, учитывающих рассеяние волн на антенной системе и её носителе, ведет к увеличению числа вычислительных операций, что приводит к снижению скорости обнаружения и пеленгования ИРИ;

- повышение чувствительности за счет увеличения эффективной площади (или действующей длины) антенн системы ведет к росту массогабаритных параметров аппаратуры;

- повышение разрешающей способности по угловым координатам за счет применения алгоритмов сверхразрешения также может вести к снижению скорости обнаружения и пеленгования ИРИ;

- возможность приема сигналов с произвольной поляризацией требует либо увеличения количества и типа элементов антенной решетки, что ведет к росту массы, габаритов и снижению надежности, либо введения базы данных о комплексных векторных диаграммах направленности всех антенн системы, что существенно усложняет технологию производства (требуется проведение натурных измерений диаграмм направленности для каждого типа носителя) и ведет к росту вычислительных затрат.

Усилия производителей комплексов радиоконтроля, в том числе ведущих мировых лидеров - Rohde&Schwarz (Германия) [12] и TCI (США) [13] - направлены на решение следующих задач [14]:

- расширение диапазона рабочих частот в сверхширокой полосе с коэффициентом перекрытия до 104 и более;

- расширения динамического диапазона аппаратуры радиоконтроля;

- создание эффективных аппаратных средств и способов обработки принимаемых сигналов, позволяющих минимизировать погрешность оценки угловых координат ИРИ, обусловленную дифракционными искажениями при рассеянии падающих электромагнитных волн, как на самой антенной системе комплекса, так и на элементах конструкции её носителя;

- расширение зоны обзора и повышение разрешающей способности радиопеленгаторов по угловым координатам.

Рассмотрим некоторые технические решения, применяемые данными компаниями в антенных системах радиопеленгаторов для реализации обозначенных задач.

Антенная система ЛОБ197 фирмы Rohde&Schwarz, показанная на рисунке 1.1, предназначена для оценки угловых координат ИРИ как с вертикальной, так и с горизонтальной поляризацией в диапазоне частот от 20 МГц (от 40 МГц для сигналов с горизонтальной поляризацией) до 1300 МГц при использовании ее в составе одноканальных корреляционно-интерферометрического пеленгатора, например R&S ББЕ260.

Крепление молниеотвода

Симметричный вибратор

Рамочная антенна

Радиомодуль

Тестовая антенна

Рис. 1.1. Радиопеленгаторная антенная система R&S ЛВБ197

Прием сигналов с вертикальной поляризацией осуществляется на девять активных симметричных вибраторов с ёмкостной нагрузкой, реализованных по технологии производства печатных плат.

Для обеспечения оптимальных характеристик во всем диапазоне рабочих частот, коэффициент перекрытия которого достигает 65, в антенных элементах предусмотрена возможность изменения длины вибраторов [15], рисунок 1.2.

Антенны с постоянной длиной вибраторов Антенна с переменной длиной

вибраторов

Рис. 1.2. Антенные элементы с переменной длиной вибраторов

Прием сигналов с горизонтальной поляризацией осуществляется на девять активных рамочных антенн, также реализованных по технологии производства печатных плат.

Для обеспечения высокой чувствительности антенные элементы снабжены малошумящими антенными усилителями. Однако при воздействии сигналов с большой амплитудой такое решение может приводить к появлению нежелательных интермодуляционных искажений, уменьшающих динамический диапазон. Для компенсации данного эффекта в антенных элементах предусмотрен «пассивный» режим, в котором антенный усилитель отключается. При этом происходит существенное снижение чувствительности радиопеленгатора.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Першин Павел Викторович, 2021 год

Список литературы

1. Рембовский А.М. Радиомониторинг - задачи, методы средства / Рем-бовский А.М., Ашихмин А.В., Козьмин В.А.; под ред. А.М. Рембовского. 4-е изд., испр. - М.: Горячая линия - Телеком, 2015. - 640 с.

2. Буга Н.Н. Радиоприемные устройства: Учебник для вузов / Н. Н. Буга, А. И. Фалько, Н. И. Чистяков; под ред. Н. И. Чистякова. - М.: Радио и связь, 1986. - 320 с.

3. Балашов Ю.С. Оценка динамического диапазона радиоприемных устройств при многосигнальном входном воздействии / Ю.С. Балашов, Е.А. Кривцов, П.В. Першин, А.Б. Токарев // Радиотехника. - 2016. - № 6. - С. 36 - 39.

4. Ашихмин А.В. Бортовая малогабаритная широкодиапазонная станция радиоконтроля / А.В. Ашихмин, В.А. Козьмин, И.Б. Крыжко, П.В. Першин, А.Б. Токарев // Сборник трудов XXIV Международной научно-технической конференции «Радиолокация, навигация, связь». - Воронеж: ООО «Вэлборн», 2018. -Т. 2. - С. 375 - 382.

5. Jensen M.A. A compact low-cost direction finding system for unmanned aerial vehicles / M.A. Jensen, A. Mahmood, R. Mehmood // 12th European Conference on Antennas and Propagation. - 2018. - P. 1 - 4.

6. Appadwedula S. Direction-Finding Results for a Vector Sensor Antenna on a Small UAV / S. Appadwedula, C.M. Keller // Fourth IEEE Workshop on Sensor Array and Multichannel Processing. - 2006. - P. 74 - 78.

7. Ghaemi K. A Small-Aperture, Ultrawideband HF/VHF Direction-Finding System For Unmanned Aerial Vehicles / K. Ghaemi, R. Ma, N. Behdad // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. - 2018. - Vol. 66(10). - P. 5109 - 5120.

8. Xia J. Research and design of an FM radio transmitter positioning system based on UAV / J. Xia, Z. Zheng, W. Zhang // IEEE 2nd Information Technology, Networking, Electronic and Automation Control Conference, 2017. - P. 127 - 131.

9. Wu S. Illegal radio station localization with UAV-based Q-learning / S. Wu // China Communications. - 2018. - Vol. 15(12). - P. 122 - 131.

10. Interference management in 5G with drones [Электронный ресурс]. URL: https://www.ericsson.com/en/blog/2019/9/interference-management-5g-drones (дата обращения: 20.02.2020).

11. Valavanis K.P. Handbook of Unmanned Aerial Vehicles / Kimon P. Valavanis, George J. Vachtsevanos. - Dordrecht: Springer, 2015. - 3022 p.

12. URL: www.rohde-schwarz.com (дата обращения: 02.02.2020).

13. URL: www.tcibr.com (дата обращения: 02.02.2020).

14. Ашихмин А.В. Анализ актуального состояния теории и техники антенн для комплексов радиопеленгации сигналов с произвольной линейной поляризацией / А.В. Ашихмин, В. А. Козьмин, Ю.Г. Пастернак, П.В. Першин, С. Л. Подвальный // Радиотехника. - 2017. - № 7. - С. 171 - 178.

15. R&S®ADDx Single-Channel DF Antennas Product overview [Электронный ресурс]. URL: https://scdn.rohde-schwarz.com/ur/pws/dl_downloads/dl_com-mon_library/dl_brochures_and_datasheets/pdf_1/ADDx_single-channel_bro_en_3606-8295-12_v0700.pdf (дата обращения: 20.02.2020).

16. Ашихмин А.В. Проектирование и оптимизация сверхширокополосных антенных устройств и систем для аппаратуры радиоконтроля / Ашихмин А.В. -М.: Радио и связь, 2005. - 486 с.

17. Ашихмин А.В. Амплитудно-фазовое пеленгование источников СВЧ-радиоизлучения с произвольной поляризацией с помощью кольцевой антенной решетки из ТЕМ-рупоров и антенн Вивальди / Ашихмин А.В., Пастернак Ю.Г., Рембовский Ю.А. // Антенны. - 2008. - № 3(130). - С. 44 - 49.

18. Ашихмин А.В. Проектирование антенных систем мобильных комплексов радиопеленгации / Ашихмин А.В., Пастернак Ю.Г., Рембовский Ю.А. // Антенны. - 2008. - № 3(130). - С. 50 - 59.

19. Рембовский Ю.А. Разработка и исследование антенной системы мобильного радиопеленгатора с повышенной чувствительностью и возможностью приема волн с произвольной поляризацией / Рембовский Ю.А. // Антенны. -2008. - № 7-8(134-135). - С. 16 - 27.

20. Ашихмин А.В. Использование электрических вибраторов, запитывае-мых щелевыми линиями, для повышения чувствительности и снижения числа литер приемной антенной системы / Ашихмин А.В., Пастернак Ю.Г., Попов И.В., Рембовский Ю.А. // Антенны. - 2008. - № 7-8(134-135). - С. 36-43.

21. Ашихмин А.В. Планарная антенная система для полноазимутального пеленгатора волн с горизонтальной поляризацией с возможностью формирования квазиигольчатых и квазитороидальных парциальных диаграмм направленности / Ашихмин А.В., Пастернак Ю.Г., Попов И.В., Рембовский Ю.А. // Антенны. -2008. - № 10(137). - С. 47 - 51.

22. Артемова Е.С. Азимутальное пеленгование наземных источников радиоизлучения при размещении плоской антенной решетки произвольной конфигурации на летательном аппарате / Е.С. Артемова, М.П. Сличенко // Антенны. -2019. - № 3. - С. 53 - 61.

23. Виноградов А. Д. Максимально правдоподобный алгоритм решения задачи определения координат и угловой ориентации бортовой пеленгаторной антенны по результатам радиопеленгования реперных источников радиоизлучения / А.Д. Виноградов, А.Ю. Востров, И.С. Дмитриев // Антенны. - 2019. - № 6. -С. 34 - 52.

24. Беляев М.П. Двухмерное пеленгование на основе системы вертикальных и горизонтальных вибраторов / М.П. Беляев, В.А. Уфаев // Антенны. - 2019. -№ 4. - С. 48 - 56.

25. Артемова Е.С. Выбор способа накопления спектральных компонент радиосигналов для повышения точности и достоверности пеленгования источников радиоизлучений / Е.С. Артемова, М.П. Сличенко // Антенны. - 2018. - № 5. - С. 47 - 54.

26. Журавлёв А.В. Повышение разрешающей способности корреляционных алгоритмов пеленгации путем удаления наиболее сильных сигналов из пространственного спектра и коррекции аддитивного шума / А.В. Журавлёв, В .Г. Маркин // Радиотехника. - 2019. - № 6(8). - С. 210 - 215.

27. Новиков А.Н. Оптимальная пеленгация широкополосных сигналов антенной решеткой на основе применения методов сверхразрешения / А.Н. Новиков // Антенны. - 2018. - № 3. - С. 19 - 23.

28. Горевич Б.Н. Метод повышенного углового разрешения целей на основе межугловой когерентности сигналов / Б.Н. Горевич // Антенны. - 2018. - № 3. -С. 20 - 30.

29. Seongwook L. Logarithmic-Domain Array Interpolation for Improved Direction of Arrival Estimation in Automotive Radars / L. Seongwook, K. Seong-Cheol // Sensors. - 2019. - Vol. 19(10):2410. - P. 1 - 21.

30. Xiaopu W. An Accurate Direction Finding Scheme Using Virtual Antenna Array via Smartphones / W. Xiaopu, X. Yan, H. Wenchao // Sensors. - 2016. - Vol. 16(11): 1811. - P. 1 - 22.

31. Salonen I. Optimal Virtual Element Patterns for Adaptive Arrays / Sa-lonen I., Vainikainen P // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. - 2006. -Vol. 54(1). - P. 204 - 210.

32. Irfan A. Direction finding in the presence of near zone resonant size scatter-ers / A. Irfan, P. Warren // Progress In Electromagnetics Research B. - 2013. - Vol. 56. - P. 219 - 234.

33. Карпухин В.И. Особенности пеленгационных характеристик многолучевых антенн с линзами Ротмана / В.И. Карпухин, Р.Р. Невретдинов // Антенны. -2018. - № 6. - С. 41 - 46.

34. Ershadi S.E. Rotman lens design and optimization for 5G applications / S. E. Ershadi, A. Keshtkar, A. Bayat, A.H. Abdelrahman and H. Xin // International Journal of Microwave and Wireless Technologies. - 2018. - Vol. 10(9). - P. 1048 - 1057.

35. Keshavarzian P. Active Phase-Conjugating Rotman Lens With Reflection Amplifiers for Backscattering Enhancement / Keshavarzian P., Okoniewski M., Nielsen J. // IEEE Trans. on Microwave Theory and Techniques. - 2020. - Vol. 68(1). -P. 405 - 413.

36. Tolin E. Compact Extended Scan Range Antenna Array based on Rotman Lens / Tolin E., Litschke O., Bruni S., Vipiana F. // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. - 2019. - Vol. 67(12). - P. 7356 - 7367.

37. Babar Abbasi M. A. Millimeter Wave Hybrid Beamforming with Rotman Lens: Performance with Hardware Imperfections / Babar Abbasi M. A., Fusco V. F., Matthaiou M. // 16th International Symposium on Wireless Communication Systems. -2019. - P. 203 - 207.

38. Mujammami E. H. Analog Beamforming System Using Rotman Lens for 5G Applications at 28 GHz / Mujammami E. H., Sebak A. // IEEE International Symposium on Antennas and Propagation and USNC-URSI Radio Science Meeting, 2019. -P.153 - 154.

39. Wang R. Design of a Rotman lens antenna array for wide-scan and beam uniformity applications / Wang R., Yang F., Yang P., Yan Y. // IEEE International Symposium on Antennas and Propagation and USNC-URSI Radio Science Meeting, 2019. - P. 1877 - 1878.

40. Rahimian A. Design and performance of a Ku-band Rotman lens beamforming network for satellite systems / Ardavan Rahimian // Progress In Electromagnetics Research M. - 2013. - Vol. 28. - P. 41 - 55.

41. Ашихмин А.В. Исследование и разработка сверхширокополосных антенн комплексов радиоконтроля: дис. ... д-ра. техн. наук: 05.12.07 / Ашихмин Александр Владимирович. - М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2006. - 627 с.

42. Рембовский Ю.А. Теория и методы проектирования сверхширокополосных антенных систем аппаратуры радиопеленгации стационарного и мобильного базирования: диссертация ... доктора технических наук: 05.12.07 / Рембовский Юрий Анатольевич. - М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2011. - 442 с.

43. Негробов В.В. Проектирование сверхширокополосных приемных антенных систем с учетом дифракционных искажений структуры измеряемого поля: диссертация ... кандидата технических наук: 05.12.07 / Негробов Владимир Владимирович. - Воронеж, 2012. - 182 с.

44. Корочин С.В. Алгоритмическая коррекция искажений поля в радиопе-ленгаторных антенных системах: диссертация ... кандидата технических наук: 05.12.07, 05.13.18 / Корочин Сергей Владимирович. - Воронеж, 2008. - 154 с.

45. Князев С.Ю. Метод точечных источников поля для компьютерного моделирования физических полей в задачах с подвижными границами: диссертация ... доктора технических наук: 05.13.18 / Князев Сергей Юрьевич. - Новочеркасск,

2011. - 356 с.

46. Ашихмин А.В. Пеленгование с использованием модели, в которой наблюдаемое поле является суперпозицией плоской падающей волны и рассеянных сферических волн, создаваемых блестящими точками на корпусе рассеивателя / А.В. Ашихмин, П.В. Першин, С.М. Федоров. // Вестник Воронежского института МВД России. - 2018. - № 3. - С. 70 - 76.

47. Кирьянов Д.В. Mathcad 15/Mathcad Prime 1.0. - СПб.: БХВ-Петербург,

2012. - 432 с.

48. Ашихмин А.В. Улучшение разрешения двух источников с помощью формирования "виртуальной" антенной решетки / А.В. Ашихмин, П.В. Першин, С.М. Федоров. // Вестник Воронежского института МВД России. - 2018. - № 3. -С. 64 - 69.

49. Ашихмин А.В. Метод радиопеленгации, основанный на измерении вектора Пойнтинга с помощью векторной антенны / А.В. Ашихмин, Ю.Г. Пастернак, П.В. Першин, Ю.А. Рембовский // Антенны. - 2020. - № 2. С. 47 - 54.

50. Ашихмин А.В. Использование виртуальной антенной решетки из диполей для повышения инструментальной точности радиопеленгатора бортового базирования / А.В. Ашихмин, А.В. Иванов, Ю.Г. Пастернак, П.В. Першин, С.М. Фёдоров // Антенны, 2020. - № 6 (268). - С. 34 - 40.

51. Weiland T.A. Discretization method for the solution of Maxwell's equations for six-component fields / A.T. Weiland // Electronics and Communication. - 1977. -Vol. 31(3). - P. 116 - 120.

52. Clemens M. Discrete electromagnetism with the finite integration technique / M. Clemens, T. Weiland // Progress In Electromagnetics Research, PIER 32, 2001. -P. 65 - 87.

53. Горбачев А.П. Проектирование печатных фазированных антенных решеток в САПР «CST Microwave Studio»: учебное пособие / А.П. Горбачев, Е. А. Ермаков - Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2008. - 88 с.

54. Ашихмин А.В. Универсальный метод оценки угловых координат источников радиоизлучения с помощью антенной решетки, расположенной вблизи произвольного рассеивателя / А.В. Ашихмин, А.В. Иванов, Ю.Г. Пастернак, П.В. Першин, С.М. Фёдоров // Радиотехника. - 2020. - № 3(6). С. 46 - 53.

55. Дмитриев И.С. Особенности интерполяции 2п-периодических функций с финитным спектром Фурье на основе теоремы отсчетов / Дмитриев И.С., Сли-ченко М.П. // [Электронный ресурс]. URL: http://jre.cplire.ru/jre/jan14/3/text.pdf (дата обращения: 20.02.2020).

56. Ашихмин А.В. Антенная решетка для полноазимутального пеленгования источников радиоизлучения с произвольной поляризацией / А.В. Ашихмин, Ю.Г. Пастернак, П.В. Першин, К. А. Разинкин, Ю.А. Рембовский, С.М. Федоров // Радиотехника. - 2018. - №7. - С. 60 - 65.

57. Gibson P.J. The Vivaldi Aerial / P.J. Gibson // 9th European Microwave Conference Proceedings, 1979. - P. 101 - 105.

5 8. URL: https://rogerscorp. com/-/media/proj ect/rogerscorp/documents/advan-ced-connectivity-solutions/english/data-sheets/ro4000-laminates-ro4003c-and-ro4350b---data-sheet.pdf (дата обращения: 20.02.2020).

59. Kazici S. A Novel Class of Super-Elliptical Vivaldi Antennas with Enhanced Radiation Properties / Kazici S., Loutridis A., Caratelli D. // IEEE International Symposium on Antennas and Propagation and USNC-URSI Radio Science Meeting, 2019. -P. 259 - 260.

60. Guo L. Design of a Compact Wideband Dual-Polarization Antipodal Vivaldi Antenna Array / Guo L., Qiang Y. // IEEE International Conference on Computational Electromagnetics, 2018. P. 1 - 3.

61. Fernandez-Martinez P. Design of a Wideband Vivaldi Antenna for 5G Base Stations / Fernandez-Martinez P, Martin-Anton S., Segovia-Vargas D. // IEEE International Symposium on Antennas and Propagation and USNC-URSI Radio Science Meeting, 2019. - P. 149 - 150.

62. Shuangshuang Z. A Compact Gain-Enhanced Vivaldi Antenna Array With Suppressed Mutual Coupling for 5G mmWave Application / Z. Shuangshuang, L. Hai-wen, W. Pin, C. Zhijiao // IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters. - 2018. -Vol. 17(5). - P. 776 - 779.

63. Sultan K.S. A 60-GHz Gain Enhanced Vivaldi Antenna On-Chip / K.S. Sultan, H.H. Abdullah, E.A. Abdallah, M.A. Basha, H.H. El-Hennawy // IEEE International Symposium on Antennas and Propagation & USNC/URSI National Radio Science Meeting, 2018. - P. 1821 - 1822.

64. Ашихмин А.В. Кольцевая антенная решетка из симметричных вибраторов с резистивными нагрузками в разрывах плеч / Ашихмин А. В., Коротков Л.Н. , Пастернак Ю.Г., Першин П.В., Рембовский Ю.А., Ситников А.В., Федоров С.М. // Радиотехника. - 2018. - № 7. - С. 57 - 59.

65. Ашихмин А.В. Кольцевая антенная решетка из петлевых вибраторов Пистолькорса с резистивными нагрузками в контурах протекания токов / Аших-мин А.В., Коротков Л.Н. , Пастернак Ю.Г., Першин П.В., Рембовский Ю.А., Федоров С.М. // Вестник Воронежского государственного технического университета. - 2019. - № 1. - С. 69 - 72.

66. Технологические возможности изготовления печатных плат [Электронный ресурс]. URL: http://www.pselectro.ru/tech (дата обращения: 02.02.2020).

67. Подготовка к внедрению 5G: возможности и проблемы [Электронный ресурс]. URL: https://www.itu.int/dms_pub/itu-d/opb/pref/D-PREF-BB.5G_01 -2018-PDF-R.pdf (дата обращения: 02.02.2020).

68. Hansen R.C. Phased Array Antennas, 2nd Edition / R.C. Hancen. - New Jersey: Wiley & Sons, 2009. - 547 р.

69. Rotman W. Wide-angle microwave lens for linesource applications / W. Rotman, R.F. Turner // IEEE Trans. Antennas Propagat. - 1963. - Vol. AP-11(6). -P. 623 - 632.

70. Rappaport C.M. Optimized three-dimensional lenses for wide-angle scanning / Rappaport C.M., Zaghloul A.I. // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. - 1985. - Ap-33(11). - P. 1227 - 1236.

71. Rappaport C.M. Multifocal bootlace lens design concepts: a review / Rappaport C.M., Zaghloul A.I. // IEEE Antennas and Propagation Society International Symposium, 2005. - P. 39 - 42.

72. Фуско В. СВЧ цепи. Анализ и автоматизированное проектирование / Перевод с английского Вольман А.А., Муравцова А.Д., под ред. Вольмана В.И. -М.: Радио и связь, 1990. - 288 с.

73. Ашихмин А. В. Разработка и исследование линейной антенной решетки из печатных логопериодических антенн, запитанных с помощью линзы Ротмана /

A. В. Ашихмин, А. В.Иванов, Ю. Г. Пастернак, П. В. Першин, Ф. С. Сафонов, Федоров С. М., Зеленин И. А. // Вестник Воронежского государственного технического университета, 2020. - Т.16. - № 3. - С. 73 - 78.

74. Сазонов Д.М. Антенны и устройства СВЧ: Учеб. Для радиотехнич. спец. вузов. / Д.М. Сазонов. - М.: Высшая школа, 1988. - 432 с.

75. URL: https://rogerscorp.com/-/media/project/rogerscorp/documents/advan-ced-connectivity-solutions/english/data-sheets/tmm-thermoset-laminate-data-sheet-tmm3—tmm4—tmm6—tmm10—tmm10i—tmm13i.pdf (дата обращения: 02.02.2020).

76. URL: https://rogerscorp.com/-/media/project/rogerscorp/documents/advan-ced-connectivity-solutions/english/data-sheets/ad1000-data-sheet.pdf (дата обращения: 02.02.2020).

77. Ашихмин А. В. Проектирование перспективных конструкций антенных решеток с диаграммообразующей схемой на основе печатной линзы Ротмана / А.

B. Ашихмин, А. В.Иванов, Ю. Г. Пастернак, П. В. Першин, Ф. С. Сафонов, Федо-

ров С. М., Зеленин И. А. // Вестник Воронежского государственного технического университета, 2020. - Т 16. - № 3. - С. 27 - 33.

78. Ашихмин А.В. Вариант реализации многолучевой антенной решетки для диапазона частот 8 - 18 ГГц с диаграммообразующей схемой на основе печатной линзы Ротмана / А.В. Ашихмин, К. А. Быков, Ю.Г. Пастернак, П.В. Пер-шин, Ю.А. Рембовский // Антенны. - 2019. - № 2. - С. 28 - 38.

79. Ашихмин А. В. Интегрирование антенной решетки из несимметричных вибраторов с линзой Ротмана на многослойной печатной плате / А. В. Ашихмин, А. В.Иванов, Ю. Г. Пастернак, П. В. Першин, К. С. Сафонов, Федоров С. М., Зеленин И. А. // Вестник Воронежского государственного технического университета, 2020. - Т. 16. - № 3. - С. 54 - 59.

80. ГОСТ Р 51798-2001 Решетки антенные многовходовые для оборудования систем подвижной радиосвязи. Основные параметры, общие технические требования, методы измерений. - М.: ИПК Издательство стандартов, 2001. - 9 с.

81. Козьмин В.А. Использование интегрированных радиоприемных устройств для повышения характеристик средств пеленгования / В. А. Козьмин, П.В. Першин // Сборник трудов XXII Международной научно-технической конференции «Радиолокация навигация связь». - Воронеж: ООО НПФ «САКВОЕЕ», 2016. - С. 1453 - 1460.

82. Ашихмин А.В. Цифровые радиоприемные устройства семейства АРГАМАК с улучшенными техническими характеристиками / А.В. Ашихмин, А.В. Козьмин, П.В. Першин, А.В. Поляков, А.Р. Сергиенко, А.М. Рембовский // Спецтехника и связь. - 2012. - № 1. - С. 51 - 61.

83. Ашихмин А.В. Цифровые радиоприемные устройства технических средств радиомониторинга / А.В. Ашихмин, А.И. Литвинов, П.В. Першин, А.В. Поляков, А.Р. Сергиенко, М.И. Спажакин, А.Б. Токарев // Спецтехника и связь. - 2016. - № 4. - С. 90 - 97.

84. Власов М.Ю. Особенности и технические характеристики мобильного автоматического радиопеленгатора АРК-МП8+ / М.Ю. Власов, В.А. Козьмин, П.В. Першин, Ю.А. Рембовский, Д.С. Сысоев // Сборник трудов XVII Междуна-

родной научно-технической конференции «Радиолокация навигация связь». - Воронеж: ООО НПФ «САКВОЕЕ», 2011. - Т. 1. - С. 530 - 537.

85. ГОСТ 24375-80 Радиосвязь. Термины и определения. - М.: Издательство стандартов, 1987. - 57 с.

86. Долуханов М.П. Распространение радиоволн. Учебник для вузов / М.П. Долуханов. - М.: Связь, 1972. - 336 с.

87. Recommendation ITU-R P.525-4. «Calculation of free-space attenuation» [Электронный ресурс]. - Женева, 2019. - URL: https://www.itu.int/dms_pubrec/itu-r/rec/p/R-REC-P.525-4-201908-I!!MSW-E.docx (дата обращения: 02.02.2020).

88. Способ определения местоположения наземного источника радиоизлучения. Ашихмин А.В., Козьмин В.А., Першин Павел Викторович, Рембов-ский Ю.А., Уфаев А.В., Уфаев В.А. Патент на изобретение № RU2695642. МПК G01S 5/02 (2010.01). Дата начала отсчета срока действия патента: 26.12.2018.

89. Способ определения коэффициента отражения от земной поверхности. Ашихмин А.В., Козьмин В.А, Першин П.В., Рембовский Ю.А., Уфаев А.В., Уфаев

B.А. Патент на изобретение № RU269742. МПК G01S 5/02 (2010.01). Дата начала отсчета срока действия патента: 26.12.2018.

90. Авдюшин А.С. Портативный панорамный радиопеленгатор "Артикул-Н1" - эффективное средство для поиска технических каналов утечки информации на границах контролируемой зоны / Авдюшин А.С., Козьмин В. А., Першин П.В., Рембовский А.М. // Актуальные вопросы информационной безопасности региона в условиях модернизации общества и внедрения новых технологий: Материалы региональной научно-практической конференции. Волгоград: ВолГУ, 2011. -

C.178 - 182.

91. Ашихмин А.В. Исследование возможности использования принципа фрактальности для построения многодиапазонных сверхширокополосных антенных структур на основе ТЕМ-рупоров, размещенных внутри друг друга / А.В. Ашихмин, Ю.Г. Пастернак, И.В. Попов, Ю.А. Рембовский // Антенны. - 2008. - № 2. - С. 32 - 38.

92. Ashikhmin A.V. Quasi-fractal antenna system based on asymmetric TEM-horns nested into each other / A.V. Ashikhmin, A.V. Negrobov, Y.G. Pasternak, P.V. Pershin, S.M. Fedorov // Microwave and Optical Technology Letters. - 2018. -Vol. 60. - P. 322 - 324.

93. Grosvenor C.A. TEM Horn Antenna Design Principles / Grosvenor C.A., Johnk R.T., Novotny D.R., Canales S., Davis B., Veneman J. - Washington: U.S. Government Printing Office, 2007. - 74 p.

94. Анцев Г.В. Антенны для сверхкороткоимпульсных радиосистем / Г.В. Анцев, А.Ф. Кардо-Сысоев, В.А. Сарычев и др. // Радиолокация, навигация, связь: Докл. 8-й междунар. НТК. - Воронеж, 2002. - Т. 2. - С. 1555 - 1564.

95. Ashikhmin A.V. Irregular TEM-horn with lens made of an artificial dielectric / A.V. Ashikhmin, K.A. Bykov, Y.G. Pasternak, P.V. Pershin, Y.G. Rembovsky, S.M. Fedorov // Microwave and Optical Technology Letters. - 2019. - Vol. 61(5). -P.1371 - 1374.

96. Pfeiffer C. Fundamental Efficiency Limits for Small Metallic Antennas / C. Pfeiffer // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. - 2017. - Vol: 65 (4). -P.1642 - 1650.

97. Карпенко А.П. Современные алгоритмы поисковой оптимизации. Алгоритмы, вдохновленные природой: учебное пособие / А.П. Карпенко. -М.: МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2014. - 446 с.

98. Yu Y. Study of transmission-line impedance of strip lines in an MRPC detector / Y. Yu, Y. Wang, D. Han, X. Chen, P. Lyu, F. Wang, B. Guo, Y. Li // Nuclear Inst. and Methods in Physics Research, 2019 [Электронный ресурс]. - URL: https://doi.org/10.1016/j.nima.2019.163152 (дата обращения: 02.02.2020).

99. Ashikhmin A.V. Ultrawideband electric vibrator with high directional properties / A.V. Ashikhmin, A.V. Negrobov, V.V. Negrobov, Y.G. Pasternak, P.V. Pershin, S.M. Fedorov // Microwave and Optical Technology Letters. - 2017. - Vol. 59. -P. 2227 - 2229.

100. Першин П.В. Варианты реализации радиопеленгаторных антенных решеток для беспилотного летательного аппарата / П.В. Першин // Вестник Воро-

нежского государственного технического университета. - 2020. - № 2. - С. 46 -53.

101. Першин П.В. Результаты натурных испытаний вариантов радиопелен-гаторных антенных систем для беспилотного летательного аппарата / П.В. Першин // Вестник Воронежского государственного технического университета. -2020. - № 2. - С. 121 - 126.

102. Ашихмин А.В. Результаты испытания пеленгаторной антенной решетки АС-НП1 на беспилотном летательном аппарате / А.В. Ашихмин, В. А. Козьмин, И.Б. Крыжко, П.В. Першин, А. А. Фатеев // Радиолокация, навигация, связь: сборник трудов XXVI Международной научно-технической конференции: в 6 т. - Воронеж: Издательский дом ВГУ, 2020. - Т. 4. - С. 22 - 27.

103. Рембовский А.М. Автоматизированные системы радиоконтроля и их компоненты / Рембовский А.М., Ашихмин А.В., Козьмин В. А. под ред. Рембов-ского А.М. // М.: Горячая линия - Телеком, 2017. - 424 с.

104. Пастернак Ю.Г. Обзор актуального состояния пеленгационных антенных систем для сигналов с вертикальной и горизонтальной линейной поляризацией. / Ю.Г. Пастернак, Першин П.В., С.Л. Подвальный // XII Международная научно-техническая конференция «Радиолокация навигация связь». Воронеж, 2016 г. -С.1461 - 1466.

105. Козьмин В.А. Использование интегрированных радиоприемных устройств для повышения характеристик средств пеленгования / Козьмин В. А., Першин П.В // XXII Международная научно-техническая конференция «Радиолокация навигация связь». Воронеж, 2016 г. - С. 1453 - 1460.

106. Ашихмин А.В. Анализатор сигналов мобильных систем радиосвязи на базе измерительных приемников серии АРГАМАК / А.В. Ашихмин, Д.Н. Бочаров, В. А. Козьмин, Першин П.В. // XXIII Международная научно-техническая конференция «Радиолокация навигация связь». Воронеж, 2017 г. - С. 414 - 420.

107. Ашихмин А.В. Метод пеленгования источников с априорно неизвестной поляризацией на основе табуляции комплексных векторных диаграмм направленности элементов в составе антенной решетки / А. В. Ашихмин, А.

В.Иванов, Ю. Г. Пастернак, П. В. Першин, С. М. Фёдоров // Радиолокация, навигация, связь: сборник трудов XXVI Международной научно-технической конференции: в 6 т. - Воронеж: Издательский дом ВГУ, 2020. - Т. 3. - С. 268 - 278.

108. Ашихмин А.В. Метод пеленгования, основанный на измерении компонент вектора напряженности электрического поля в ребрах электрически малых кубов и формировании виртуальной антенной решетки из магнитных вибраторов / А. В. Ашихмин, А. В.Иванов, Ю. Г. Пастернак, П. В. Першин, С. М. Фёдоров // Радиолокация, навигация, связь: сборник трудов XXVI Международной научно-технической конференции: в 6 т. - Воронеж: Издательский дом ВГУ, 2020. - Т. 3. - С. 279 - 289.

109. Ашихмин А.В Варианты конструктивного построения антенных решеток с коммутационным сканированием в плоскости вектора напряженности электрического поля, питаемых с помощью печатной линзы Ротмана / А. В. Ашихмин,

A. В.Иванов, Ю. Г. Пастернак, П. В. Першин, И.В. Попов, Ф. С. Сафонов // Радиолокация, навигация, связь: сборник трудов XXVI Международной научно-технической конференции: в 6 т. - Воронеж: Издательский дом ВГУ, 2020. -Т. 3. - С. 132 - 144.

110. Ашихмин А.В. Исследование возможности реализации линейной вибраторной антенной решетки, питаемой с помощью линзы Ротмана, в виде единой многослойной печатной платы / А. В. Ашихмин, А. В.Иванов, Ю. Г. Пастернак, П.

B. Першин, К. С. Сафонов // Радиолокация, навигация, связь: сборник трудов XXVI Международной научно-технической конференции: в 6 т. - Воронеж: Издательский дом ВГУ, 2020. - Т. 3. - С. 189 - 199.

111. Ашихмин А.В. Сверхширокополосная антенная решетка с широкоугольным сканированием из печатных логопериодических элементов с запиткой печатной линзой Раппапорта / А. В. Ашихмин, А. В.Иванов, Ю. Г. Пастернак, П. В. Першин, Ф. С. Сафонов // Радиолокация, навигация, связь: сборник трудов XXVI Международной научно-технической конференции в 6 т. - Воронеж: Издательский дом ВГУ, 2020. - Т. 4. - С. 28 - 37.

193

Приложение А Проекции и разрезы векторной антенной системы

Рис. А. 1. Вид сверху

Рис. А.2. Вид сверху, без экрана

Рис. А.3. Вид сбоку

Рис. А.4. Симметрирование рамки

Рис. А.5. Запитка рамки от коаксиального кабеля

Рис. А.5. Разрез вертикальной несимметричной рамки

> с; ©

г

1 1 -' X у

Рис. А.6. Разрез вертикального и горизонтальных несимметричных вибраторов

196

Приложение Б

Диаграммы направленности антенных элементов двухъярусной антенной

системы

а) антенный элемент № 1;

антенный элемент № 2;

в) антенный элемент M 3;

г) антенный элемент M б;

е) антенный элемент № 8. Рис. Б.1. Амплитудные ДН на частоте 100 МГц

в) антенный элемент № 3;

г) антенный элемент № 6;

антенный элемент № 8.

Рис. Б.2. Фазовые ДН на частоте 100 МГц

а) антенный элемент № 1;

в) антенный элемент № 3;

г) антенный элемент № 6;

е) антенный элемент № 8. Рис. Б.3. Амплитудные ДН на частоте 1000 МГц

а) антенный элемент № 1;

в) антенный элемент № 3;

г) антенный элемент № 6;

е) антенный элемент № 8.

Рис. Б.4. Фазовые ДН на частоте 1000 МГц

Приложение В

Акты внедрения результатов диссертации

АКТ

УТВЕРЖДАЮ Первый проректор ГБОУ ВО «ВГТУ»

2020 г.

о внедрении диссертации в учебный процесс Воронежского государственного

технического университета

Наименование диссертации: Радиопеленгаторные антенные системы для малых беспилотных летательных аппаратов.

Автор: Першин Павел Викторович.

Научный руководитель: Пастернак Юрий Геннадьевич

Диссертация выполнена в Воронежском государственном техническом университете на кафедре радиоэлектронных устройств и систем.

Результаты научно-исследовательской работы внедрены в учебный процесс ВГТУ на основании решения кафедры радиоэлектронных устройств и систем от «-15 » 2020 г., протокол №_?_.

1. Вид результатов, внедренных в учебный процесс:

- методика проектирования линейных радиопеленгаторных антенных решеток из сверхширокополосных элементов, направленных в азимутальной плоскости, запитанных с помощью печатной линзы Ротмана;

- методика формирования виртуальной антенной решетки из магнитных диполей на основе измерения всех проекций вектора напряженности электрического поля векторной антенной из электрических диполей.

2. Область применения:

- лекционные, лабораторные и практические занятия по дисциплине «Устройства СВЧ и антенны» направления подготовки 11.05.01 Радиоэлектронные системы и комплексы (специализация «Радиоэлектронные системы передачи информации»:

- лекционные, лабораторные и практические занятия по дисциплине «Системы подвижной радиосвязи» направления подготовки 11.05.01 Радиоэлектронные системы и комплексы (специализация «Радиоэлектронные системы передачи информации».

3. Форма внедрения - методические указания по лабораторным работам.

4. Основные публикации по теме научно-исследовательской работы:

Пеленгование с использованием модели, в которой наблюдаемое поле

является суперпозицией плоской падающей волны и рассеянных сферических волн, создаваемых блестящими точками на корпусе рассеивателя / А. В. Ашихмин, П. В. Першин, С. М. Федоров. // Вестник Воронежского института МВД России, 2018,-№3.-С. 70-76.

Вариант реализации многолучевой антенной решетки для диапазона частот 8 - 18 ГГц с диаграммообразующей схемой на основе печатной линзы Ротмана / А. В. Ашихмин, К. А. Быков, Ю. Г. Пастернак, П. В. Першин, Ю. А. Рембовский // Антенны, 2019. -№ 2. - С. 28 - 38,

Универсальный способ оценки угловых координат источников радиоизлучения с помощью антенной решетки, расположенной вблизи произвольного рассеивателя / А. В. Ашихмин, А. В. Иванов, Ю. Г. Пастернак, П. В. Першин, С. М. Фёдоров // Радиотехника. - 2020. - № 3(6). С. 46-53.

Разработка и исследование линейной антенной решетки из печатных логопериодических антенн, запитанных с помощью линзы Ротмана / А. В. Ашихмин, А. В. Иванов, Ю. Г. Пастернак, П. В. Першин, Ф. С. Сафонов, Федоров С. М., Зеленин И. А. // Вестник Воронежского государственного технического университета, 2020. - Т. 16. -№ 3. - С. 73 - 78.

Проектирование перспективных конструкций антенных решеток с диаграммообразующей схемой на основе печатной линзы Ротмана / А. В. Ашихмин, А. В. Иванов, Ю. Г. Пастернак, П. В. Першин, Ф. С. Сафонов, Федоров С. М., Зеленин И. А. // Вестник Воронежского государственного технического университета, 2020. - Т 16. - № 3. - С. 27 - 33.

Ultrawideband electric vibrator with high directional properties / A. V, Ashikhmin, A. V. Negrobov, V. V. Negrobov, Y. G. Pasternak, P. V. Pershin, S. M. Fedorov // Microwave and Optical Technology Letters, 2017. - Vol. 59. - P. 2227 -

Quasi-fractal antenna system based on asymmetric TEM-horns nested into each other / A. V. Ashikhmin, A, V. Negrobov, Y. G. Pasternak, P. V. Pershin, S. M. Fedorov // Microwave and Optical Technology Letters, 2018. - Vol. 60. - P. 322 - 324.

5. Эффект от внедрения: повышение качества образования, достигаемое за счет новых знаний в области разработки и проектирования антенных решеток, запитанных с помощью печатной линзы Ротмана и методов коррекции искажений электромагнитного поля при размещении антенных систем вблизи от рассеивателя.

2229.

¡акультета ФРТЭ В.А. Небольсин