350 руб
Журнал «Нанотехнологии: разработка, применение - XXI век» №2 за 2024 г.
Статья в номере:
Системы локации беспилотных летательных аппаратов. Антенные решетки
Тип статьи: обзорная статья
DOI: https://doi.org/10.18127/j22250980-202402-01
УДК: 623.746.4–519
Авторы:

Ю.В. Кольцов1

1 Нижегородский научно-исследовательский приборостроительный институт (г. Нижний Новгород, Россия)
1 koltzovyv@mail.ru

Аннотация:

Постановка проблемы. Работа посвящена чрезвычайно актуальному направлению – беспилотным летательным аппаратам и использованию на борту систем локации на базе антенных решеток.

Цель. Подробно рассмотреть методы построения антенных решеток на базе эффективных решений.

Результаты. Показана реализация различных технологий антенных решеток, позволяющих обеспечить самые высокие значения параметров антенных систем при минимальных размерах, весе, потреблении для решения необходимых современных задач.

Практическая значимость. Представленные результаты относятся к реальным разработкам антенных систем, готовым к массовому производству для беспилотных летательных аппаратов.

Страницы: 5-22
Для цитирования

Кольцов Ю.В. Системы локации беспилотных летательных аппаратов. Антенные решетки // Нанотехнологии: разработка, применение – XXI век. 2024. Т. 16. № 2. С. 5–22. DOI: https://doi.org/10.18127/j22250980-202402-01

Список источников
  1. Tang A., Chahat N., Kim Y. et. al. A UAV Based CMOS Ku-Band Metasurface FMCW Radar System for Low-Altitude Snowpack Sensing. IEEE Journal of Microwaves. 2024. January. V. 4. № 1. P. 43–55.
  2. Тимохин А. Как беспилотники заменят главную ударную силу армии // Новости ВПК. 2024. 17 января.
  3. Вице-премьер РФ: Россия за три года выделит 100 млрд на развитие и производство беспилотников // Новости ВПК. 2024. 6 февраля.
  4. В МИФИ разработали радиолокатор для БПЛА // Время электроники. 2024. 26 февраля.
  5. Кольцов Ю.В. Антенные решетки в эпоху 5G. Часть 1. Разработки, ставшие классическими // Антенны. 2022. № 5. С. 5–29.
  6. Кольцов Ю.В. Антенные решетки в эпоху 5G. Часть 2. Перспективные разработки // Антенны. 2022. № 6. С. 5–34.
  7. Special Issue on Machine Learning in Antenna Design, Modeling and Measurements. IEEE Trans. Antennas Propagation. 2022. V. 70. № 7.
  8. Special Issue on Artifical Intelligence: New Frontiers in Real-Time Inverse Scattering and Electromagnetic Imaging // IEEE Trans. Antennas Propagation. 2022. V. 70. № 8.
  9. Jones B.B., Chow F.Y.M., Seeto A.W. The Synthesis of Shaped Patterns with Series-Fed Microstrip Patch Arrays. IEEE Transactions Antennas Propagation. 1982. November. V. 30. № 6. P. 1206–121.
  10. Yuan T., Yuan N., Li L.-W. A Novel Series-Fed Taper Antenna Array Design. IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters. 2008. V. 7. P. 362–365.
  11. Jeong S.-H., Yu H.-Y., Lee J.-E. et. al. A Multi-Beam and Multi-Rnge Radar with FMCW and Digital Beam Forming for Automotive Applications. Progress In Electromagnetics Research. 2012. V. 124. P. 285–299.
  12. Otto S., Rennings A., Litschke O., Solbach K. A Dual-Frequency Series-Fed Patch Array Antenna. 2009. 3rd European Conference on Antennas and Propagation. 23–27 March 2009. Berlin, Germany.
  13. Chong Y.I., Wenbin D. Microstrip Series Fed Antenna Array for Millimeter Wave Automotive Radar Applications. 2012 IEEE MTT-S Int. Microwave Workshop on Millimeter Wave Wireless Technology and Applications, 18–20 Sept. 2012, Nanjing, China.
  14. Hammerschmidt С. Continental relies on Xilinx SoCs for Next-Gen Radar systems. eeNews Automative. 2020. September 23.
  15. Werner D.H., Gangul S. An Overview of Fractal Antenna Engineering Research. IEEE Antennas and Propagation Magazine. 2003. February. V. 45. № 1. Р. 38–57.
  16. Karmakar A. Fractal antennas and arrays: A review and recent developments. International Journal of Microwave and Wireless Technologies. 2020. July 24. V. 13. № 2. P. 1–25.
  17. Cohen N. Fractal Antennas Part 1. Communications Quarterly. 1995. Summer. V. 5. № 3. P. 7–22.
  18. Cohen N. Fractal Antennas Part 2. Communications Quarterly. 1996. Summer. V. 6. № 3. P. 53–66.
  19. Cohen N. Practical Introduction to Fractals: Antennas and Beyond Part 1. Proceedings of the Radio Club of America. 2014. Spring. P. 12–18.
  20. Anguera J., Andujar A., Puente C. Antenna-Less Wireless: A Marriage Between Antenna and Microwave Engineering. Microwave Journal. 2017. October 12. V. 60. № 10.
  21. Hindle P. Antenna Technologies for the Future. Microwave Journal. 2018. January. V. 61. № 1. P. 24–40.
  22. 5G and cellular IoT multiband antenna the size of a rice-grain. eeNews Europe. 2020. March 3.
  23. Flaherty N. AI-powered antenna integration platform. eeNews Europe. 2024. April 10.
  24. Xin L., Cao K., Yang X. Two-Layer Stacked Microstrip Cylindrical Conformal Antenna Array With Cross Snowflake Fractal Patches. Microwave Journal. 2018. March 14.
  25. Deb P.K., Moyra T. Miniaturization of Microstrip Patch Antenna using Fractal Antenna Design. International Journal of Computation Intelligence & IoT. 2018. V.1. № 1. 4 p.
  26. Rahman M.M., Islam M.R., Faisal T.M. A Compact Design And Analysies Of A Fractal Microstrip Antenna For Ultra Wideband Applications. American Journal of Engineering Research. 2019. V. 8. №10. P. 45–49.
  27. Sahoo R., Vakula D. A Cylindrical Wideband Conformal Fractal Antenna for GPS Application. Advanced Electromagnetics. 2017. October. V. 6. № 3.
  28. El-Khamy S.E., Eltrass A.S., El-Sayed H.F. Design of thinned fractal antenna arrays for adaptive beam forming and side lobe reduction. IET Microwaves Antennas and Propagation. 2018. № 12. P. 435–444.
  29. Spence T.G., Werner D.H. Genetically optimized fractile microstrip patch antennas // IEEE Antennas Propagation Society Symposium. 20–25 June 2004. Monterey. CA. USA.
  30. Werner D.H., Gingrich M.A., Werner P.L. A Generalized Fractal Radiation Pattern Synthesis Technique for the Design of Multiband Arrays. 37PP. https://drive.google.com/file/d/1qXxve5ZvDH9TnuU8T6qn-vVWEd-sMBet/view
  31. Кольцов Ю.В. Метаматериальные технологии антенных решеток // Успехи современной радиоэлектроники. 2017. № 4. С. 30–47.
  32. Echodyne Releases Breakthrough Ultra-Low C-SWAP Electronically Scanning Radar. URL: http://www.prnewswire.com/news-releases/echodyne-releases-breakthrough-ultra-low-c-swap-electronically-scanning-radar-300259636.html
  33. Walz E. Automotive Supplier DENSO Leads Series A Investment in Radar Startup Metawave. Future Car. 2019. December 12.
  34. Hoghes M. Meet Warlord: Metawave Aims to Bring Millimeter-Wave RADAR Sensors to the Automotive Industry. All About Circuits. 2018. August 29.
  35. Radar, EO/IR, C-UAS, Night vision and surveillance update. Battle Space. 2023. January 6.
  36. Willams M. Greenerwave And Plastic Omnium Create 4D Imaging Radars. MVPro Media. 2023. January 6.
  37. Greenerwave Unveils the Future Brick of 5G Network Through its Reconfigurable Intelligent Surfaces. Microwave Journal. 2023. February 28.
  38. Применение метаматериалов в антенной технике // Антенны. 2024. № 1.
  39. Gu X., Valdes-Garcia A., Natarajan A. et. al. W-band scalable phased arrays for imaging and communications. IEEE Communications Magazine. 2015. April. V. 53. № 4. P. 196–204.
  40. Sadhu P., Gu X., Valdes-Garsia A. The More (Antennas), the Merrier. IEEE Microwave Magazine. 2019. V.20. № 12. P. 32–50.
  41. Gu X., Liu D., Baks C., Tageman O. Development, implementation, and characterization of a 64-element dual-polarized phased-array antenna module for 28-GHz high-speed data communications. IEEE Trans. Microwave Theory Techniques. 2019. July. V.67. № 7. Pt.2. P. 2975–2984.
  42. Herd J.S., Conway M.D. The Evolution to Modern Phased Array Architectures. Proceedings of the IEEE. 2016. March. V. 104.
    № 3. Р. 519–529.
  43. Stailey J.E., Hondl K.D. Multifunction Phased Array Radar for Aircraft and Weather Surveillance. Proceedings of the IEEE. 2016. March. V. 104. № 3. P. 649–659.
  44. Carlson D. Tile Arrays Accelerate the Evolution to Next-Generation Radar. Microwave Journal. 2017. January. V. 60. № 1. P. 22–30.
  45. Lee W., Plouchart J.-O., Ozdag C. et. al. Fully integrated 94-GHz dual-polarized Tx and Rx phased array chipset in SiGe BiCMOS operating up to 105 °C. IEEE J. Solid-State Circuits. 2018. September. V. 53. №9. P. 2512–2531.
  46. Sowlati T., Sarkar S., Perumana B.G. et. al. A 60-GHz 144-element phased-array transceiver for backhaul application. IEEE J. Solid-State Circuits. 2018. December. V. 53. № 12. P. 3640–3659.
  47. Shahramian S., Baeyens Y., Kaneda N., Chen Y.-K. Transmitter and Receiver Phased Array Chipset Demonstrating 10 Gb/s Wireless Link. IEEE Journal of Solid-State Circuits. 2013. May. V. 48. № 5. P. 1113–1125.
  48. Dunworth J., Ku B.-H., Ou Y.-C. et. al. 28 GHz phased array transceiver in 28 nm bulk CMOS for 5G prototype user equipment and base stations. Proc. 2018 IEEE/MTT-S Int. Microwave Symp. PP.1330–1333.
  49. Pellerano S., Callender S., Shin W. et. al. A scalable 71-to-76 GHz 64-element phased-array transceiver module with 2×2 direct-conversion IC in 22 nm FinFET CMOS technology. Proc. 2019 IEEE Int. Solid- State Circuits Conf. (ISSCC). P. 174–176.
  50. Zihir S., Gurbuz O.D., Karroy A. et. al. A 60 GHz single-chip 256-element wafer-scale phased array with EIRP of 45 dBm using sub-reticle stitching. Proc. 2015 IEEE Radio Frequency Integrated Circuits Symp., P. 23–26.
  51. Joosting J.-P. pSemi expands 5G mmWave RF front-end portfolio. MWee RF – Microwave. 2022. February 8.
  52. Kappes M. All-Digital Antennas for mmWave Systems. Microwave Journal. 2019. June 13. V.62. № 6. P.84.
  53. Siafarikas D., Volakis J.L. Toward Direct RF Sampling for Digital Communications. IEEE Microwave Magazine. 2020. September. V. 21. № 9. P.43–52.
  54. Hindle P. Comprehensive Survey of Commercial mmWave Phased Array Companies. Focused on SATCOM and 5G applications. Microwave Journal. 2020. January 15.
  55. Mercury Awarded Subcontract for the U.S. Army’s Next-Generation LTAMDS Radar System. Microwave Journal. 2024. February 2.
  56. Elevate the performance of your Automotive Application by integrating the IP cores of a 14-bit wideband Time-Interleaved Pipeline Data Converters. Design & Reuse. 2024. March 11.
  57. We are ushering in a new era of Digital Data Conversion URL: https://www.iqanalog.com/technology
  58. Annino B. Selecting the Best ADC for Radar Phased Array Applications: Part 1. Microwave Journal. 2024. January 12.
  59. Шадрин Д. Versal: новое поколение адаптивных систем Xilinx // Макро Групп. РФ. 32 c.
  60. Designer’s Journey: Navigating the Transition to Versal® ACAP. Mercury Systems Inc. White Paper. 2022. 9 p.
  61. Mercury introduces new RFS1140 system-in-package (SiP). Powered by GlobalSpec. Engineering360 News Desk. 2022. May 06.
  62. «Алмаз-Антей» покажет на NAIS 2024 миникомпьютер для дронов на российской ЭКБ и ОС // Время электроники. 2024. 5 февраля.
  63. Mraz S.J. Antennas for 5G Networks Could be Built From 3D-Printed Tiles. Machine Desing. 2022. April 8.
  64. Hashemi   M.R.M., Fikes A.C., Gal-Katziri M. et. al. A flexible phased array system with low areal mass density. Nature Electronics. 2019. May. V.2. P. 195–205.
  65. ОАК запатентовала способ снижения радиолокационной заметности самолетов для ПВО // Новости ВПК. 2024. 29 января.
  66. Кольцов Ю.В., Добычина Е.М. Авионика истребителя пятого поколения Су-57 // Успехи современной радиоэлектроники. 2019. Т.73. № 8. С. 29–43.
  67. Zhang B., Zhan Z., Cao Y. et. al. Metallic 3-D printed antennas for millimeter- and submillimeter wave applications. IEEE Trans. THz Sci. Technol. 2016. July. V. 6. № 4. P. 592–600.
  68. Alkaraki S., Gao Y. mm-Wave Low Cost 3D Printed MIMO Antennas with Beam Switching Capabilities for 5G Communication Systems. IEEE Access. 2020. February. V.8. P. 32531–32541.
  69. Elwi T., Hassain Z.A.A., Tawfeeq O.A. Hilbert metamaterial printed antenna based on organic substrates for energy harvesting. IET. 2019. 15 July.
Дата поступления: 24.01.2024
Одобрена после рецензирования: 07.02.2024
Принята к публикации: 04.03.2024