Е.А. Ищенко1, В.В. Негробов2, Ю.Г. Пастернак3, В.А. Пендюрин4, С.М. Федоров5

1–3,5 Воронежский государственный технический университет (г. Воронеж, Россия)

2 АО «Научное конструкторско-технологическое бюро «Феррит» (г. Воронеж, Россия)

3,4 АО «Научно-производственное предприятие «Автоматизированные системы связи» (г. Воронеж, Россия)

1 kursk1998@yandex.ru, 2 negrobov_VV@mail.ru, 3 pasternakyg@mail.ru, 4 pva777777@yandex.ru, 5 fedorov_sm@mail.ru

Постановка проблемы. Искажения структуры электромагнитного поля вблизи мобильного телефона, вызванные наличием руки пользователя в непосредственной близости к антенной системе мобильного телефона, оказывают влияние на качество определения направления радиоизлучения на источник. В связи с чем появляется потребность в изучении такого воздействия с помощью методов формирования «виртуальных» антенных решеток (ВАР). Рассматриваются два метода формирования ВАР: 1) основанный на использовании вспомогательных точечных источников поля; 2) основанный на поиске квазирешения.

Цель. Исследовать условия функционирования методов формирования ВАР при использовании их в антенной системе мобильного телефона.

Результаты. Продемонстрирована возможность значительного снижения абсолютной погрешности пеленгования при использовании методов формирования ВАР в случае существенного искажения структуры измеряемого поля, вызванного рассеиванием электромагнитных волн телом пользователя при использовании мобильного телефона. Отмечено, что эффективность данных методов может снижаться при сильных искажениях структуры электромагнитного поля.

Практическая значимость. Одним из ключевых направлений применения полученных результатов являются современные радиотехнические системы, которые необходимы для совершенствования аппаратных и программных средств, предназначенных для приема и обработки сверхширокополосных сигналов. К ним относятся системы военного и специального назначения, такие как радиолокация, радиопеленгация, радионавигация, связь и телекоммуникации, а также гражданское портативное телекоммуникационное оборудование (мобильные телефоны, радиомодемы доступа в Интернет, персональные компьютеры).

1. 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. V. 9. P. 50949–50960. DOI 10.1109/ACCESS.2021.3069795.
2. Zhang F., Fan W., Zhang J., Pedersen G.F. Virtual Large-Scale Array Beamforming Analysis Using Measured Subarray Antenna Patterns // IEEE Access. 2017. V. 5. P. 19812–19823. DOI 10.1109/ACCESS.2017.2737655.
3. Tian Y., Mei R., Huang Y., Tang X., Cui T. 2D-DOA Estimation in Arc-Array With a DNN Based Covariance Matrix Completion Strategy // IEEE Access. 2022. V. 10. P. 57608–57620. DOI 10.1109/ACCESS.2022.3172478.
4. Amani N., Jansen F., Filippi A., Ivashina M.V., Maaskant R. Sparse Automotive MIMO Radar for Super-Resolution Single Snapshot DOA Estimation With Mutual Coupling // IEEE Access. 2021. V. 9. P. 146822–146829. DOI 10.1109/ACCESS.2021.3122967.
5. Lee S.H., Shin D.R., Jeong H.W., Kim Y.H. Distributed Bargaining Strategy for Downlink Virtual MIMO With Device-to-Device Communication // IEEE Transactions on Communications. 2016. V. 64. № 4. P. 1503–1516. DOI 10.1109/TCOMM.2016.2530709.
6. Quitin F., De Doncker P., Horlin F., Tay W.P. Virtual Multiantenna Array for Estimating the Direction of a Transmitter: System, Bounds, and Experimental Results // IEEE Transactions on Vehicular Technology. 2018. V. 67. № 2. P. 1510–1520. DOI 10.1109/ TVT.2017.2762728.
7. Yaqoob M.A., Tufvesson F., Mannesson A., Bernhardsson B. Direction of arrival estimation with arbitrary virtual antenna arrays using low cost inertial measurement units // IEEE International Conference on Communications Workshops. Budapest, Hungary. 2013. P. 79–83. DOI 10.1109/ICCW.2013.6649205.
8. Pasternak Y.G., Ashikhmin A.V., Rembovsky Y.A., Fedorov S.M., Zhuravlev D.V. Virtual Antenna Array for Minimization of DOA Estimation Systematic Error Caused by Scattering of Incident Waves on Antenna Carrier Body // Electronics. 2020. V. 9. № 2. P. 308. DOI 10.3390/electronics9020308.
9. Антипов С.А., Ашихмин А.В., Негробов В.В., Пастернак Ю.Г. Использование метода квазирешения для формирования виртуальной антенной решетки при коррекции пеленга в мобильных радиопеленгаторах // Вестник Воронежского государственного технического университета. 2011. Т. 7. № 12-1. С. 105–109.
10. Levenberg K. A Method for the Solution of Certain Problems in Least Squares // Quarterly of Applied Mathematics. 1944. V. 2. P 164–168.
11. Ищенко Е.А., Негробов В.В., Пастернак Ю.Г., Пендюрин В.А., Федоров С.М. Исследование методов формирования виртуальных антенных решеток в условиях сильного искажения структуры электромагнитного поля вблизи приемной антенной решетки // Электромагнитные волны и электронные системы. 2023. Т. 28. № 5. С. 74−82. DOI: 10.18127/j15604128-202305-08.
12. Weiland T. A discretization method for the solution of Maxwell`s equations for six-component fields // Electronics and Communication. 1977. V. 31. P. 116–120.