tuzsutТруды учебных заведений связиProceedings of Telecommunication Universities1813-324X2712-8830СПбГУТ10.31854/1813-324X-2022-8-4-39-47tuzsut-414Research ArticleЭЛЕКТРОНИКА, ФОТОНИКА, ПРИБОРОСТРОЕНИЕ И СВЯЗЬELECTRONICS, PHOTONICS, INSTRUMENTATION AND COMMUNICATIONSПрименение виртуальных магнитных диполей в антенной решетке для повышения точности пеленгацииApplication of a Virtual Magnetic Dipoles in Antenna Array to Increase the Direction Finding Accuracyhttps://orcid.org/0000-0002-5270-0792ИщенкоЕ. А.IshchenkoE.

Евгений Алексеевич Ищенко, аспирант кафедры «Радиоэлектронных устройств и систем»

Воронеж, 394006

Evgeny Ishchenko

Voronezh, 394006

kursk1998@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0002-2031-5531ПастернакЮ. Г.PasternakYu.

Юрий Геннадьевич Пастернак, доктор технических наук, профессор кафедры «Радиоэлектронных устройств и систем»

Воронеж, 394006

Yuri Pasternak

Voronezh, 394006

pasternakyg@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-4697-5976ПендюринВ. А.PendyurinV.

Владимир Андреевич Пендюрин, генеральный директор

Воронеж, 394062

Vladimir Pendyurin

Voronezh, 394062

infonpp-acc.ru@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0001-9027-6163ФёдоровС. М.FedorovS.

Сергей Михайлович Фёдоров, кандидат технических наук, доцент кафедры «Радиоэлектронных устройств и систем»

Воронеж, 394006

Sergei Fedorov

Voronezh, 394006

fedorov_sm@mail.ruВоронежский государственный технический университетРоссияVoronezh State Technical UniversityRussian FederationАО НПП «Автоматизированные системы связи»РоссияResearch and Development Enterprise “Automated Communication Systems”, JSCRussian Federation202210012023843947Copyright © Ищенко Е.А., Пастернак Ю.Г., Пендюрин В.А., Фёдоров С.М., 20232023Ищенко Е.А., Пастернак Ю.Г., Пендюрин В.А., Фёдоров С.М.Ishchenko E., Pasternak Y., Pendyurin V., Fedorov S.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://tuzs.sut.ru/jour/article/view/414

В статье рассматривается способ формирования виртуальной антенной решетки на основе магнитных диполей. Для проверки его эффективности проводилось моделирование БПЛА с пеленгационным комплексом из четырех векторных антенных элементов. Рассматриваются два способа пеленгации – на основе электрического и магнитного поля. В результате проведенного исследования было обнаружено, что использование магнитных диполей позволяет значительно повысить стабильность и точность пеленга как для электромагнитных волн с линейной поляризацией, так и с эллиптической. Приводятся основные математические выражения, используемые для определения характеристик пеленгации, а также зависимости пеленгов в исследуемом диапазоне частот.

The article discusses the method of forming a virtual antenna array based on magnetic dipoles. To test the effectiveness of the formation of a virtual antenna array, a simulation of an unmanned aerial vehicle with a directionfinding complex of four vector antenna elements was carried out. To perform direction finding, two methods are considered ‒ based on the electric field and magnetic. On the basis of the study, it was found that the use of direction finding based on magnetic dipoles can significantly improve the stability and accuracy of the bearing for both linear and elliptical electromagnetic waves. The article presents the main mathematical expressions that are used to determine the characteristics of the direction finding, as well as the dependence of the bearings in the studied frequency range.

виртуальная антенная решеткапеленгациямагнитные диполиБПЛАvirtual antenna arraydirection findingmagnetic components of the electromagnetic fieldunmanned aerial vehicleИсследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда № 19-79-10109, https://rscf.ru/project/19-79-10109.This research was supported by the Russian Science Foundation, grant No. 19-79-10109, https://rscf.ru/en/project/19-79-10109.ReferencesVaskelainen L.I. Virtual array synthesis method for planar array antennas // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 1998. Vol. 46. Iss. 3. PP. 391‒396. DOI:10.1109/8.662658Vaskelainen L.I. Virtual array synthesis method for planar array antennas. IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 1998;46(3):391‒396. DOI:10.1109/8.662658Dawood H.S., El-Khobby H.A., Elnaby M.M.A., Hussein A.H. Optimized VAA Based Synthesis of Elliptical Cylindrical Antenna Array for SLL Reduction and Beam Thinning Using Minimum Number of Elements // IEEE Access. 2021. Vol. 9. PP. 50949‒50960. DOI:10.1109/ACCESS.2021.3069795.Dawood H.S., El-Khobby H.A., Elnaby M.M.A., Hussein A.H. Optimized VAA Based Synthesis of Elliptical Cylindrical Antenna Array for SLL Reduction and Beam Thinning Using Minimum Number of Elements. IEEE Access. 2021;9:50949‒50960. DOI:10.1109/ACCESS.2021.3069795Deng H., Himed B. A Virtual Antenna Beamforming (VAB) Approach for Radar Systems by Using Orthogonal Coding Waveforms // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 2009. Vol. 57. Iss. 2. PP. 425‒435. DOI:10.1109/TAP.2008.2011387Deng H., Himed B. A Virtual Antenna Beamforming (VAB) Approach for Radar Systems by Using Orthogonal Coding Waveforms. IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 2009;57(2):425‒435. DOI:10.1109/TAP.2008.2011387Li W., Li Y., Guo L., Yu W. Adaptive beamforming method for arc length based virtual antenna array // IEEE International Workshop on Electromagnetics, Applications and Student Innovation (iWEM, Taipei, Taiwan, 08‒10 August 2011). IEEE, 2011. PP. 135‒139. DOI:10.1109/iWEM.2011.6021492Li W., Li Y., Guo L., Yu W. Adaptive beamforming method for arc length based virtual antenna array. IEEE International Workshop on Electromagnetics, Applications and Student Innovation, iWEM, 08‒10 August 2011, Taipei, Taiwan. IEEE; 2011. p.135‒139. DOI:10.1109/iWEM.2011.6021492Mudonhi A., D’Errico R., Oestges C. Indoor mmWave Channel Characterization with Large Virtual Antenna Arrays // Proceedings of the 14th European Conference on Antennas and Propagation (EuCAP, Copenhagen, Denmark, 15‒20 March 2020). IEEE, 2020. PP. 1‒5. DOI:10.23919/EuCAP48036.2020.9135628Mudonhi A., D’Errico R., Oestges C. Indoor mmWave Channel Characterization with Large Virtual Antenna Arrays. Proceedings of the 14th European Conference on Antennas and Propagation, EuCAP, 15‒20 March 2020, Copenhagen, Denmark. IEEE; 2020. p.1‒5. DOI:10.23919/EuCAP48036.2020.9135628Hirota A., Arai H., Nakano M. Characteristics of Virtual Planar Array Antenna for Direction-of-arrival Estimation // Proceedings of the European Conference on Wireless Technology (Manchester, UK, 10‒12 September 2006). IEEE, 2006. PP. 51‒54. DOI:10.1109/ECWT.2006.280432Hirota A., Arai H., Nakano M. Characteristics of Virtual Planar Array Antenna for Direction-of-arrival Estimation. Proceedings of the European Conference on Wireless Technology, 10‒12 September 2006, Manchester, UK. IEEE; 2006. p.51‒54. DOI:10.1109/ECWT.2006.280432Yang X., Lin D., Zhang F., Song T., Jiang T. High Accuracy Active Stand-off Target Geolocation Using UAV Platform // Proceedings of the International Conference on Signal, Information and Data Processing (ICSIDP, Chongqing, China, 11‒13 December 2019). IEEE, 2019. PP. 1‒4. DOI:10.1109/ICSIDP47821.2019.9172919Yang X., Lin D., Zhang F., Song T., Jiang T. High Accuracy Active Stand-off Target Geolocation Using UAV Platform. Proceedings of the International Conference on Signal, Information and Data Processing, ICSIDP, 11‒13 December 2019, Chongqing, China. IEEE; 2019. p.1‒4. DOI:10.1109/ICSIDP47821.2019.9172919

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