МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА РАДИОПЕЛЕНГАЦИИ ЦИФРОВЫМИ АНТЕННЫМИ РЕШЕТКАМИ С УЧЕТОМ
ЭФФЕКТА ВЗАИМНОГО ВЛИЯНИЯ АНТЕННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ 

Илья Владимирович Пешков, кандидат физико-математических наук, доцент, доцент кафедры физики, радиотехники и электроники, Елецкий государственный университет имени И. А. Бунина (Россия, Липецкая обл., г. Елец, ул. Коммунаров, 28) E-mail: ilvpeshkov@gmail.com
Владимир Александрович Жигулин, магистрант, Елецкий государственный университет имени И. А. Бунина (Россия, Липецкая обл., г. Елец, ул. Коммунаров, 28) E-mail: obi4n@yandex.ru
Наталия Александровна Фортунова, кандидат технических наук, доцент, заведующий кафедрой физики, радиотехники и электроники, Елецкий государственный университет имени И. А. Бунина (Россия, Липецкая обл., г. Елец, ул. Коммунаров, 28) E-mail: fortunova.nata@mail.ru

Аннотация

Актуальность и цели. Эффект взаимного влияния антенных элементов способен оказывать существенное воздействие на характеристики сложных, чувствительных систем. Данный эффект изменяет форму диаграмм направленности антенных элементов, меняет их активное сопротивление, что усложняет согласование импедансов антенных решеток. В областях со строгими требованиями взаимодействие может оказать очень существенное влияние на результаты работы системы. В частности, они способны влиять на результаты работы цифровых алгоритмов оценки угловых координат источников радиоизлучения со сверхразрешением. Была поставлена следующая цель: разработать модель цифрового радиопеленгатора с учетом фактора взаимного влияния антенных элементов. Материалы и методы. Проведен анализ алгоритмов оценки угловых координат источников радиоизлучения со сверхразрешением в составе антенных решеток, состоящих из микрополосковых антенных элементов, с учетом их искаженных диаграмм направленности и фактических матриц рассеяния при действии взаимного влияния антенных элементов в диапазоне УКВ. Результаты. Описаны принципы работы радиопеленгатора на основе цифровых алгоритмов оценки угловых координат. Рассмотрен эффект взаимного влияния элементов антенной решетки, дана оценка его влияния на результаты пеленгации. Разработан ряд моделей алгоритмов оценки угловых координат для различных видов антенных решеток, проведено их сравнение. Лучший результат показывает метод MUSIC: разница в разрешающей способности по сравнению с другими алгоритмами составила порядка 10 дБ при использовании микрополосковых антенных элементов. Также были разработаны модели антенных решеток с разными видами элементов. Наилучшие результаты показали линейные решетки с элементами – полосковыми антеннами с воздушным диэлектриком. Разница в значениях отклонений и минимально различимых углах составила 1–2 дБ и 8–12° соответственно. Выводы. По результатам экспериментов было проведено сравнение нескольких антенных решеток с разными видами антенных элементов. Установлено, что наилучшей конфигурацией является использование метода MUSIC после обработки сигналов с выходов полосковых антенн с воздушным диэлектриком. Полученные данные планируется использовать в дальнейшем исследовании для установления наиболее выгодной конфигурации АР с цифровой пространственной фильтрацией для дальней тропосферной связи.

Ключевые слова

цифровые алгоритмы пеленгации, взаимное влияние антенных элементов, антенные решетки, алгоритм Барлетта, алгоритм Кейпона, алгоритм MUSIC, псевдоспектр

 Скачать статью в формате PDF

Для цитирования:

Пешков И. В., Жигулин В. А., Фортунова Н. А. Моделирование процесса радиопеленгации цифровыми антенными решетками с учетом эффекта взаимного влияния антенных элементов // Надежность и качество сложных систем. 2023. № 4. С. 40–52. doi: 10.21685/2307-4205-2023-4-4