Д.Ю. Крюков1, Ю.Г. Пастернак2, В.А. Пендюрин3, И.В. Попов4, В.И. Штефан5

1,2 ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет» (г. Воронеж, Россия)

2,3 АО НПП «Автоматизированные системы связи» (г. Воронеж, Россия)

4 АО «Концерн «Созвездие» (г. Воронеж, Россия)

5 АО «ВНИИ «Вега» (г. Воронеж, Россия)

Постановка проблемы. Антенные системы являются основным компонентом ретрансляторов радиорелейных линий связи. Размещение ретрансляторов на летно-подъемных средствах имеет ряд таких преимуществ, к которым относятся мобильность развертывания, значительно бóльшая дальность покрытия связи, продолжительность непрерывного функционирования, а также достаточно высокая живучесть при сравнительно низкой стоимости. Однако для эффективного функционирования высокоподнятых ретрансляторов необходимы антенные системы, обеспечивающие возможность сканирования лучом с узкой диаграммой направленности (ДН) в соответствии с требуемым радиусом зон покрытия во всем диапазоне частот и удержания пространственной ориентации ДН Фантенных систем при движении наземных абонентов в целях организации сеансов связи с различными абонентами (в том числе и в режиме ретрансляции). Вместе с тем, из-за особенностей функционирования в условиях постоянных ветровых нагрузок требуется дополнительно обеспечить пространственную стабилизацию ДН антенных систем при колебаниях летающей платформы ретранслятора. Таким образом, задача исследования и разработки фазированных антенных решеток (ФАР) с системой электронной ориентации и стабилизации ДН для использования в качестве модулей ретрансляторов, размещаемых на летно-подъемных средствах, является актуальной.

Цель. Провести исследование прототипов ФАР для бортового комплекса ретрансляторов связи и вариантов построения систем связи с использованием ретрансляционного оборудования, размещенного на летно-подъемных средствах.

Результаты. Разработаны варианты антенных элементов ФАР и проведены исследования их электрических характеристик. Изготовлены макеты ФАР и осуществлено их электродинамическое моделирование, результаты которого позволяют оценить основные электрические параметры антенных систем ретрансляторов связи бортового базирования, а также особенности их размещения на аэростатных платформах. Приведена методика электронной стабилизации ДН ФАР, основанная на использовании электронных карт и аппаратуры спутниковой навигации GPS/ГЛОНАСС.

Практическая значимость. Практические рекомендации по выбору антенных элементов полотен ФАР и предложенный алгоритм функционирования системы стабилизации ДН могут быть использованы для построения перспективных систем радиорелейной связи на базе активных многолучевых ФАР с динамической стабилизацией ДН.

Крюков Д.Ю., Пастернак Ю.Г., Пендюрин В.А., Попов И.В., Штефан В.И. Антенные решетки с коммутационным сканирова-нием для бортовых ретрансляторов систем радиорелейной связи // Радиотехника. 2022. Т. 86. № 3. С. 88-103.
DOI: https://doi.org/10.18127/j00338486-202203-09

1. Патент 44635 RU, МПК B64C1/00.Вертолетный унифицированный комплекс ретрансляции / В.Л. Белоусов, А.П. Баранов, А.В. Рассадин, Н.Н. Кондин, А.П. Беленький, В.В. Киляков. № 2004132263/22; заявл. 05.11.2004; опубл. 27.03.2005.
2. Патент 123762 RU МПК B64C27/00. Вертолетный комплекс ретрансляции / А.Ю. Абрамов. № 2012124378/11; заявл. 13.06.2012; опубл. 10.01.2013.
3. Патент 2537798 RU, H01Q1/28 Многодиапазонный ретранслятор радиосвязи на привязном аэростате / И.Р. Арсланбеков, А.Н. Меняело, А.Е. Федоров, К.А. Евтихов, В.В. Бортников. № 2013152344/08; заявл. 26.11.2013; опубл. 10.01.2015. Бюл. № 1
4. Патент 2680008 RU, МПК H01Q1/28. Ретранслятор связи на привязном аэростате / Н.В. Селезенев, Н.И. Вергелис, А.В. Воронцов, Б.Е. Шауров, О.В. Маргарит. № 2018116460; заявл. 04.05.2018; опубл. 14.02.2019. Бюл. № 5.
5. Чеботарев В.Е., Грицан О.Б., Веретнова Е.С. Аэромобильный комплекс сотовой связи, диспетчирования и мониторинга // Исследования наукограда: Технологическая платформа «Национальная информационная спутниковая система». 2014.
   № 1(7). С. 19-25.
6. Bilaye P., Gawande V.N., Desai U.B., Raina A.A., Pant R.S. Low cost wireless internet access for rural areas using tethered aerostats // 2008 IEEE region 10 and the third international conference on industrial and information systems. Kharagpur, India. 2008. Р. 1–5. URL: https://doi.org/10.1109/ICIINFS.2008.4798405.
7. Almalki F.A. Angelides M.C. An enhanced design of a 5G MIMO antenna for fixed wireless aerial access // Cluster Computing (in press). 2021. 16 p. URL: https://bura.brunel.ac.uk/handle/2438/22830.
8. 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.
9. Rotman W., Turner R.F. Wide angle microwavelens for line source applications // IEEE Trans. Antennas Propag. November 1963. V. AP-11. Р. 623–632.
10. Крюков Д.Ю., Курьян Ю.С., Пастернак Ю.Г. Исследование диаграммообразующих устройств многолучевых антенных решеток на основе плоской линзы Ротмана // Вестник Воронежского государственного технического университета. 2014.
    Т. 10. № 3-1. С. 63-65.
11. Ашихмин А.В., Быков К.А., Пастернак Ю.Г., Першин П.В., Рембовский Ю.А. Вариант реализации многолучевой антенной решетки для диапазона частот 8-18 ГГц с диаграммообразующей схемой на основе печатной линзы Ротмана // Антенны. 2019. № 2. С. 28-38.