tuzsutТруды учебных заведений связиProceedings of Telecommunication Universities1813-324X2712-8830СПбГУТ10.31854/1813-324X-2022-8-3-57-71tuzsut-399Research ArticleЭЛЕКТРОНИКА, ФОТОНИКА, ПРИБОРОСТРОЕНИЕ И СВЯЗЬELECTRONICS, PHOTONICS, INSTRUMENTATION AND COMMUNICATIONSПроектирование антенных полей передающих радиоцентров декаметрового диапазона на основе сверхширокополосных антенных системDesign of Antenna Fields for HF Band Transmitting Radio Centers Based on Ultra-Wide-Band Antenna Systemshttps://orcid.org/0000-0001-9306-1934ПашкевичВ. Д.PashkevichV.

Василий Дмитриевич Пашкевич, начальник отдела перспективных исследований и разработок 

Санкт-Петербург, 198097

Vasiliy Pashkevich

St. Petersburg, 198097

pashkevich_vd@ntiradio.ruhttps://orcid.org/0000-0002-6740-6414ГолубевВ. М.GolubevV.

Валерий Михайлович Голубев, кандидат технических наук, главный научный сотрудник отдела перспективных исследований и разработок 

Санкт-Петербург, 198097

Valeriy Golubev

St. Petersburg, 198097

aleks-gol1311@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0003-2927-6644ПроценкоМ. С.ProtsenkoM.

Михаил Сергеевич Проценко, кандидат технических наук, доцент, профессор кафедры радиорелейной, тропосферной и спутниковой связи 

Санкт-Петербург, 193232

Mikhail Protsenko

St. Petersburg, 193232

protsenkoms@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0002-1929-7508ЮрковМ. В.YurkovM.

Михаил Владимирович Юрков, главный специалист отдела перспективных исследований и разработок

Санкт-Петербург, 198097

Mikhail Yurkov

St. Petersburg, 198097

yurkov_mv@ntiradio.ruhttps://orcid.org/0000-0001-8093-9496ПрошинП. В.ProshinP.

Павел Владимирович Прошин, ведущий инженер отдела радиопередающих устройств 

Санкт-Петербург, 198097

Pavel Proshin

St. Petersburg, 198097

proshin_pv@ntiradio.ruhttps://orcid.org/0000-0003-2378-9983ПатякВ. И.PatyakV.

Виктория Игоревна Патяк, инженер 1 категории отдела перспективных исследований и разработок

Санкт-Петербург, 198097

Victoria Patyak

St. Petersburg, 198097

patyak_vi@ntiradio.ruhttps://orcid.org/0000-0002-3160-5737АнохинА. С.AnohinA.

Андрей Сергеевич Анохин, младший научный сотрудник НИИ оперативно-стратегических исследований строительства 

Санкт-Петербург, 197045

Andrey Anohin

St. Petersburg, 197022

vmfandrey@mail.ruАО «Научно-технический институт «Радиосвязь»РоссияJSC Scientific and Technical Institute Radio CommunicationRussian FederationСанкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. М.А. Бонч-БруевичаРоссияThe Bonch-Bruevich Saint-Petersburg State University of TelecommunicationsRussian FederationВоенно-морская академияРоссияKuznetsov Naval AcademyRussian Federation202206102022835771Copyright © Пашкевич В.Д., Голубев В.М., Проценко М.С., Юрков М.В., Прошин П.В., Патяк В.И., Анохин А.С., 20222022Пашкевич В.Д., Голубев В.М., Проценко М.С., Юрков М.В., Прошин П.В., Патяк В.И., Анохин А.С.Pashkevich V., Golubev V., Protsenko M., Yurkov M., Proshin P., Patyak V., Anohin A.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://tuzs.sut.ru/jour/article/view/399

Рассмотрено современное техническое состояние антенных полей коротковолновых стационарных передающих радиоцентров. Сформулированы основные требования к антенным системам, которые должны применяться в составе передающих радиоцентров для эффективного функционирования на трассах протяженностями 100‒5000 км. С помощью методов электродинамического моделирования построены модели наиболее распространенных типов антенных систем КВ-диапазона – логопериодическая, ромбическая горизонтальная двойная, симметричный горизонтальный вибратор, исследованы их энергетические и неэнергетические характеристики. Предложены конструкции модифицированного варианта сверхширокополосной логопериодической структуры, функционирующей в частотном диапазоне 2–30 МГц, активной фазированной решетки, построенной на ее основе. Выполнено сравнение по энергетическим и неэнергетическим параметрам существующих и модифицированных, предлагаемых к замене вариантов антенных систем. Представлены результаты трассовых испытаний с использованием существующих и перспективных антенных систем, функционирующих на реальном объекте, с оценкой эффективности функционирования каждой системы на трассе средней протяженности (2100 км). По совокупности полученных расчетных и экспериментальных результатов предложен вариант построения высокочастотного тракта передающего радиоцентра с использованием сверхширокополосных пирамидальных изогнутых логопериодических и штыревых антенн, активных фазированных антенных решеток на их основе с управляемыми диаграммами направленности, а также вариант компоновки антенного поля таких систем в составе объекта.

The current technical condition of antenna fields used in short-wave stationary transmitting radio centers is considered. The basic requirements for antenna systems used in radio centers to allow effective operation on routes having a length of 100‒5000 km are formulated. Models for the most common types of HF-band antenna systems constructed using electrodynamic modeling methods, which include logoperiodic, rhombic horizontal double, symmetrical horizontal vibrator, are described together with their energy and non-energy characteristics. Designs for a modified version of an ultra-wide-band logoperiodic structure and active phased array operating in the frequency range of 2–30 MHz are presented. Energy and non-energy parameters of existing and modified antenna systems proposed for replacement are compared. Presented results of track tests using existing and prospective antenna systems operating on a real object include an assessment of the effectiveness of each system on an average-length radio track (2100 km). The developed approach to constructing a high-frequency path of a transmitting radio center using ultra-wide-band pyramidal curved logoperiodic and pin antennas is based on calculated and experimentally obtained results. Active phased antenna arrays with controlled directional patterns developed on their basis are presented along with an appropriate antenna field layout variant.

передающий радиоцентрактивная фазированная антенная решеткачастотный диапазонионосферное распространение радиоволнлогопериодическая антеннаполуволновой горизонтальный вибраторромбическая антеннатрассовые испытанияtransmitting radio centeractive phased array antennafrequency rangeionospheric propagation of radio waveslog-periodic antennahalf-wave horizontal vibratorrhombic antennatrack testsReferencesЖилинков В.И., Цыванюк В.А., Лисицын Ю.Д. Применение высокотехнологичных средств при модернизации КВ передающих радиоцентров // Международная научно-техническая конференция «Радиотехника, электроника и связь» (РЭИС-2011, Омск, Россия, 5–8 июля 2011). Омск: Омский научно-исследовательский институт приборостроения, 2011. С. 249‒255.Zhilinkov V.I., Cyvanyuk V.A., Lisicyn Yu.D. The Use of High-Tech Tools in the Modernization of HF Transmitting Radio Centers. Proceedings of the International Scientific and Technical Conference on Radio Engineering, Electronics and Communications, 5–8 Jule 2011, Omsk, Russia. Omsk: Omsk Scientific-Research Institute of Instrument Engineering Publ.; 2011. p.249–255. (in Russ.)Мешалкин В.А., Савицкий О.К. Перспективы развития средств и комплексов радиосвязи Вооруженных Сил Российской Федерации // Техника радиосвязи. 2010. №15. С. 65–76.Meshalkin V.A., Savickiy O.K. Perspectives for Developing Radiocommunication Equipment and Centers for Armed Forces of the Russian Federation. Tekhnika Radiosvyazi. 2010;15:65–76. (in Russ.)Мешалкин В.А., Чепелев К.В. Совершенствование стационарных передающих центров радиосвязи путем использования модульного принципа построения передатчиков с активными фазированными антенными решетками // VIII Международная научно-техническая и научно-методическая конференция «Актуальные проблемы инфотелекоммуникаций в науке и образовании» (Санкт-Петербург, Россия, 27–28 февраля 2019). СПб: СПбГУТ, 2019. Т. 3. С. 273–277.Meshalkin V.A., Chepelev K.V. Improving Stationary Transmitting Radio Communication Centers by Using the Modular Principle of Constructing Transmitters with Active Phased Antenna Arrays. Proceedings of the VIII th International Conference on Infotelecommunications in Science and Education, 28 February–1 March 2019, St. Petersburg, Russia. St. Petersburg: Saint- Petersburg State University of Telecommunications Publ.; 2019. vol.3. p.273–277. (in Russ.)Гвоздев И.Н., Муравьев Ю.К., Серков В.П., Чернолес В.П. Характеристики антенн радиосистем связи. Л.: Военная ордена Ленина краснознаменная академия связи имени С.М. Буденного, 1978. 231 с.Gvozdev I.N., Muravev Yu.K., Serkov V.P., Chernoles V.P. Characteristics of Antennas of Radio Communication Systems. Leningrad: Military Order of Lenin Red Banner Communications Academy named after S.M. Budyonny Publ.; 1978. 231 p. (in Russ.)Айзенберг Г.З., Белоусов С.П., Журбенко Э.М. Коротковолновые антенны. М.: Радио и связь, 1985. 535 с.Aizenberg G.Z., Belousov S.P., Zhurbenko E.M. Shortwave Antennas. Moscow: Radio i sviaz Publ.; 1985. 535 p. (in Russ)С2-1123-48. Антенны коротковолновые диапазонные. Типы, размеры, электрические характеристики, технические условия. СССР, Министерство Судостроительной промышленности, утвержден УС ВМС 12/12 МСП 14Х, 1948 г.С2-1123-48. Short-Wave Band Antennas. Types, Sizes, Electrical Characteristics, Technical Conditions. USSR, Ministry of Shipbuilding Industry, approved 1948. (in Russ.)ВНТП 212-93. Передающие и приемные радиостанции, радиотелевизионные передающие станции и радиотелевизионные ретрансляторы. Утверждены Министерством связи России. Приказ от 15.07.93 № 168. Дата введения 01.01.1994.VNTP 212-93. Transmitting and Receiving Radio Stations, Radio-television Transmitting Stations and Radio-Television Repeaters. Approved by the Ministry of Communications of Russia. Order of 15.07.93 № 168. Introduced 01.01.1994.Шахгильдян В.В. Проектирование радиопередатчиков: учебное пособие. М.: Издательство «Радио и связь», 2000. 656 с.Shakhgildyan V.V. Design of Radio Transmitters. Moscow: Radio i sviaz Publ.; 2000. 656 p. (in Russ)Пашкевич В.Д., Голубев В.М., Проценко М.С. Моделирование и расчет характеристик АФАР КВ-диапазона на базе несимметричных вертикальных вибраторов // Труды учебных заведений связи. 2021. Т. 7. № 1. С. 81‒92. DOI:10.31854/1813-324X-2021-7-1-81-92Pashkevich V., Golubev V., Protsenko M. Modeling and Calculation Characteristics of APAA HF-Band Based on Whip Antennas. Proc. of Telecom. Universities. 2021;7(1):81‒92. (in Russ.) DOI:10.31854/1813-324X-2021-7-1-81-92Барабашов Б.Г., Анишин М.М., Жбанков Г.А., Косогор А.А. Пакет программ прогнозирования характеристик ВЧрадиоканалов // III Международная научно-техническая конференция «Радиотехника, электроника и связь» (РЭИС-2015, Омск, Россия, 6–8 октября 2015). М.: Издательский дом «Наука», 2015. С. 106–108.Barabashov B.G., Anishin M.M. Gbankov G.A., Kosogor A.A. Software Package for Predicting Characteristics of HF Radio Channels. Proceedings of the International Scientific and Technical Conference on Radio Engineering, Electronics and Communications, 6–8 October 2015, Omsk, Russia. Omsk: Omsk Scientific-Research Institute of Instrument Engineering Publ.; 2015. p.106–108. (in Russ.)HF Propagation Prediction and Ionospheric Communications Analysis // VOACAP Online services. URL: https://www.voacap.com (дата обращения 14.05.2022)VOACAP Online services. HF Propagation Prediction and Ionospheric Communications Analysis. URL: https://www.voacap.com [Accessed 14th May 2022]Рекомендация МСЭ-R P.533-13 (07/2015). Метод для прогнозирования рабочих характеристик ВЧ-линий.Rec. ITU-R P.533-13 (07/2015). Method for the Prediction of the Performance of HF Circuits.ГОСТ 24375–80. Радиосвязь. Термины и определения. М.: Издательство стандартов, 1982.GOST 24375-80. Radio communication. Terms and definitions. Moscow: Izdatelstvo standartov Publ.; 1982. (in Russ.) 14. Kalinin A.I., Cherenkova E.L. Propagation of Radio Waves and Operation of Radio Lines. Moscow: Sviaz Publ.; 1971.Калинин А.И., Черенкова Е.Л. Распространение радиоволн и работа радиолиний. М.: Связь, 1971. 440 с.p. (in Russ.)Ротхамель К., Кришке А. Антенны. Т. 1. Пер. с нем. М.: Лайт Лтд, 2000. 416 с.Rothammel K., Kriske A. Antennas. Vol. 1. Translated from Germ. Moscow: Lite Ltd; 2000. 416 p.Яковлев А.Ф., Пятненков А.Е. Широкодиапазонные направленные антенные решетки из вибраторных элементов. СПб.: НИЦ связи ВМФ, 2007. 141 с.Yakovlev A.F., Pyatnenkov A.E. Wide-Band Directional Antenna Arrays Made of Vibratory Elements. St. Petersburg: Naval Communications Research Center Publ.; 2007. 141 p. (in Russ.)DuHamel R., Isbell D. Brodband logarithmically periodic antenna structures // Proceedings of the IRE National Convent Record (New York, USA, 21‒25 March 1966). IEEE, 1957. Part 1. PP. 119‒128. DOI:10.1109/IRECON.1957.1150566DuHamel R., Isbell D. Brodband logarithmically periodic antenna structures. Proceedings of the IRE National Convent Record, USA New York. IEEE; 1957. Part 1. p.119‒128. DOI:10.1109/IRECON.1957.1150566Кэррел Р. Расчет логопериодических вибраторных антенн // Бененсон Л.С. Сверхширокополосные антенны. М.: Мир, 1964.Carrel R. Calculation of Log-Periodic Vibratory Antennas. In: Benenson L.S. Ultra-Broadband Antennas. Moscow: Mir Publ.; 1964. (in Russ.)Банков С.Е., Грибанов А.Н., Курушин А.А. Электродинамическое моделирование антенных и СВЧ структур с использованием FEKO. М.: One-Book, 2013. 423 с.Bankov S., Gribanov A., Kurushin A. Electromagnetic Design Antennas and Microwave Structures with FEKO. Moscow: ONE-BOOK Publ.; 2013. 423 p. (in Russ.)Голубев В.М., Пашкевич В.Д. Сверхширокополосная логопериодическая антенна с коллинеарными вибраторами. Патент на полезную модель RUS 179700 от 09.11.2017. Опубл. 22.05.2018.Golubev V.M., Pashkevich V.D. Ultra-Wide-Band Logoperiodic Antenna with Collinear Vibrators. Patent RF, no. 179700, 09.11.2017. (in Russ.)Голубев В.М., Пашкевич В.Д., Проценко М.С. Разработка и экспериментальное исследование АФАР КВдиапазона с управляемой диаграммой направленности // Труды учебных заведений связи. 2020. Т. 6. № 1. С. 50‒59. DOI:10.31854/1813-324X-2020-6-1-50-59Golubev V., Pashkevich V., Protsenko M. Development and Experimental Study of APAA HF-Bandwith Controlled Radiation Pattern. Proc. of Telecom. Universities. 2020;6(1):50‒59. (in Russ.) DOI:10.31854/1813-324X-2020-6-1-50-59Благовещенский Д.В. Радиосвязь и электромагнитные помехи: учебное пособие. СПб.: СПбГУАП, 2002. 70 с.Blagoveschenskiy D.V. Radio Communication and Electromagnetic Interference. Saint Petersburg: Saint-Petersburg State University of Aerospace Instrumentation Publ.; 2002. 70 p. (in Russ.)Романов Ю.В. О некоторых типичных ошибках построения систем высокоскоростной КВ радиосвязи // Техника радиосвязи. 2012. №18. С. 5–20.Romanov U.V. About some typical errors in the construction of high-speed HF radio communication systems. Tekhnika radiosvyazi. 2012;18:5‒20. (in Russ.)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.