Обзор автомобильных КВ антенн с функцией NVIS-связи
https://doi.org/10.21122/2220-9506-2024-15-3-161-173
Аннотация
Антенны играют основополагающую роль в современных системах связи, обеспечивая передачу и приём сигналов в различных частотных диапазонах. Каждая антенна разрабатывается для решения конкретных задач в зависимости от её рабочего диапазона частот. Независимо от того, используются ли они для связи между автомобилями или управления боевыми действиями, антенны выполняют критически важные функции, при этом первостепенное значение для военных применений приобретают соображения информационной безопасности. Автомобильные антенны обычно работают в диапазоне L, приблизительно от 1 до 2 ГГц, передавая сигнал через спутники. Однако традиционная передача сигнала через ионосферу связана с рядом ограничений, в частности, с наличием мёртвой зоны, приём сигнала в которой затруднён, что приводит к потере связи. Для борьбы с этим ограничением был предложен метод околовертикального падения ионосферной волны, или NVIS (Near Vertical Incident Skywave). В методе NVIS используются антенны с очень большими (> 75°) углами излучения и низкие частоты КВ диапазона, что позволяет преодолеть проблему мёртвой зоны. Несмотря на предпринимаемые исследователями усилия, достижение высокой эффективности излучения остаётся проблемой, часто из-за неверного выбора угла антенны. Кроме того, в предшествовавших исследованиях не уделялось должного внимания проблеме фокусировки узкого луча, имеющей критическое значение для дальней связи и пеленгации. Целью данной статьи является улучшение таких характеристик антенн, как эффективность и коэффициент усиления, путём использования специальной методики. Оптимизация конструкции и конфигурации антенн направлена на улучшение характеристик ионосферной связи, в частности, для военных применений, связанных с передачей данных и речи.
Об авторах
Амит К. Мишра
Институт технологий и исследовательский центр имени Сандипа;
Институт инженерии и менеджмента имени Сандипа
Индия
Индия
Тримбак-роуд, Насик, 422213, Индия
Дипак П. Патил
Институт инженерии и менеджмента имени Сандипа
Индия
Индия
Адрес для переписки:
Дипак П. Патил –
Институт инженерии и менеджмента имени Сандипа,
Тримбак-роуд, Насик, 422213, Индия
e-mail: dipakpatil25@gmail.com
Список литературы
1. Maxim Ignatenko, Saurabh A. Sanghai, Gregor Lasser, Bradley Allen, Richard smith, Milica Notaros and Dejan S flipovic. Wide-Band High-Frequency Antenna for Military Vehicles. IEEE Antenna & Propagation Magazine – 2016.
2. Saurabh A. Sanghai, Maxim Ignatenko and Dejan S Filipovic. Low – Profile two arm inverted – L antenna for Vehicular HF Communications. IEEE Transactions on Antenna and Propagation. 2017;65(11).
3. James Baker, Hyoung-Sun Youn, Nuri Celik and Magdy F Iskander. Low Profile Multi-frequency HF Antenna Design for Coastal Radar Applications. IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters. 2010;(9).
4. Maxim Ignatenko, Dejan D Filipovic. On the Design of Vehicular Electrically Small Antennas for NVIS Communications. IEEE Transactions on Antenna and Propagation. 2016;64(6).
5. “Directional Array for Near Vertical Incidence Skywave (NVIS)” Antenna Designer’s Notebook. IEEE Antennas and Propagation Magazine. 2014;56(2).
6. “Antenna and Wave Propagation”, by A.K Gautam, Katson Books 2012W.
7. Ben A Witvliet, Erik van Maanen, George J Petersen, Albert J Westenberg, Mark J Bentum, Cornelis H Slump and Roel Schiphorst. Near Vertical Incidence Skywave Propagation: Elevation Angles and Optimum Antenna Height for Horizontal Dipole Antennas. IEEE Antennas & Propagation Magazine. 2015.
8. Jungsuek Oh, Jihun Choi, Fikadu T Dagefu and Kamal Sarabandi. Extremely Small Two-Element Monopole Antenna for HF Band Applications. IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 2013;61(6).
9. Ben Witvliot and Mark J Bentum. Near Vertical Incidence Skywave (NVIS) Antenna and Propagation Research in The Netherlands. Conference Paper November 2014.
10. Griffiths, D., & Baker, A.R. (1990). A low profile loop antenna for communications using NVIS.
11. Ignatenko M. [et al.]. Wide-Band High-Frequency Antennas for Military Vehicles: Design and testing low-profile half-loop, inverted-L, and umbrella NVIS antennas. IEEE Antennas and Propagation Magazine. 2016; 58(6): 64-74. DOI: 10.1109/MAP.2016.2609806
12. Richie JE, Joda T. HF antennas for NVIS applications mounted to helicopters with tandem main rotor blades. IEEE Transactions on Electromagnetic Compatibility. 2003;45(2):444-448.
13. Collins BS, Phillips B. (1988). A wideband transportable antenna for NVIS links.
14. Ignatenko M, Filipović .S. Application of characteristic mode analysis to HF low profile vehicular antennas. 2014 IEEE Antennas and Propagation Society International Symposium (APSURSI). 2014:850-851 p.
15. Katal N. (1990). A generic set of HF antennas for use with spherical model expansions. Theory of Computing Systems / Mathematical Systems Theory, 2.
16. Austin BA, Liu WC. An optimized vehicular loop antenna for NVIS applications. 2000 Eighth International Conference on HF Radio Systems and Techniques, Guildford, UK. 2000:43-47 p. DOI: 10.1049/cp:20000146
17. Jungsuek Oh, Jihun Choi, Fikadu T Dagefu and Kamal Sarabandi. Extremely Small Two-Element Monopole Antenna for HF Band Applications. IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 2013:61(6).
18. Murray KP, Austin BA. Novel antenna configurations for vehicle-borne NVIS applications. 1995 Ninth International Conference on Antennas and Propagation, ICAP '95 (Conf. Publ. No. 407), Eindhoven, Netherlands. 1995;(1):415-418. DOI: 10.1049/cp:19950340
19. Porte J. [et al.]. Education and e-health for developing countries using NVIS communications. 2018 IEEE Region 10 Humanitarian Technology Conference (R10HTC), Malambe, Sri Lanka. 2018;1-5 p.-DOI: 10.1109/R10-HTC.2018.8629842
20. Walden MC. The extraordinary wave mode: Neglected in current practical literature for HF NVIS communications. The Institution of Engineering and Technology 11th International Conference on Ionospheric radio Systems and Techniques (IRST 2009), Edinburgh. 2009;1-5 p. DOI: 10.1049/cp.2009.0028
21. Alex Bouvy, Nader Behdab. A Heuristic Study of the Bandwidth Potential of Electricallysmall, PlatformBased Antennas at the HF Band. IEEE Transaction on Antenna and Propagation. 2020;69(2).
22. Marcus C. Walden. Comparision of Propagation predictions and measurements for midlatitude HF near vertical incidence skywave links at 5 MHz. Radio Science. 2012;(47):RSOL09.
23. Mishra V, Basu A. Short dipole antenna array for on-ship NVIS application. 2017 International Symposium on Antennas and Propagation (ISAP), Phuket, Thailand. 2017;1-2 p. DOI: 10.1109/ISANP.2017.8228957
24. Hoult NS, Whiffen JR, Tooby MH, Arthur PC. 16 kbps modems for the HF NVIS channel. 2000 Eighth International Conference on HF Radio Systems and Techniques, Guildford, UK. 2000;317-321 p. DOI: 10.1049/cp:20000195
25. Prasad KD, Prasad Manish. Antenna and Wave Propagation. Satya Prakashan New Delhi.
26. “Antenna and Wave Propagation”, G.S.N Raju, Pearson Publication, 2008.
27. Thomas O Jones III. Directional Array for Near Vertical Incidence Skywave (NVIS). IEEE Antennas and Propagation Magazine, 2014.
28. Erik Maanen [et al.]. Measuring the isolation of the circularly Polarized Characteristic Waves in NVIS Propagation. IEEE Antennas & Propagation Magazine. 2015.
29. Mattioni L, Marrocco G. Design of a Broadband HF Antenna for Multimode Naval Communications – Part II: Extension to VHF/UHF Ranges. IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters. 2007;(9).
30. Ruben FM. Delgado Castillo, Ruyu Ma, Nader Behdad. Platform-Based, Electrically – small HF Antenna with switchable Directional Radiation Patterns. IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 2021;69(8).
31. John D Kraus, Ronald J Marhefka, Ahmad S Khan. Antenna and Wave Propagation. McGraw Hill Publication Third Edition, 2007.
32. Mizuji EG, Abbasi Arand B, Abdolali A. A New Method for Improving the Performance of Antennas Mounted on a Vehicle in the HF Band. 2019 Photonics & Electromagnetics Research Symposium – fall (PIERS – Fall), Xiamen, China. 2019;2379-2384 p.-DOI: 10.1109/PIERS-Fall48861.2019.9021864
33. Petrus J. Coetzee, Warren P. du Plessis. Performance Limiters of Near –Vertical-Incidence Skywave Propagation. IEEE Antennas & Propagation Magazine. 2020.
34. Witvliet BA, Alsina-Pagès RM. Radio communication via Near Vertical Incidence Skywave propagation: an overview. Telecomm Syst. 2017;(66):295-309. DOI: 10.1007/s11235-017-0287-2
35. Saurabh Shanghai, Maxim Ignatenko, Dejan S Filipovic. Two Arm Offset Fed Inverted – L Antenna for Vehicular HF Communication. IEEE conference – 2015.
36. Saakian A. CEM optimization of the HF antennas installations onboard the aircraft. Proceedings of the 2012 IEEE International Symposium on Antennas and Propagation, Chicago, IL, USA. 2012;1-2 p. DOI: 10.1109/APS.2012.6348979
37. Richie JE, Joda T. HF antennas for NVIS applications mounted to helicopters with tandem main rotor blades. IEEE Transactions on Electromagnetic Compatibility. 2003;45(2):444-448.-DOI: 10.1109/TEMC.2003.811317
38. Hagn GH, JE. van der Laan. Measured relative responses toward the zenith of short-whip antennas on vehicles at high frequency. IEEE Transactions on Vehicular Technology. 1970:19(3):230-236. DOI: 10.1109/T-VT.1970.23459
Рецензия
Для цитирования:
Мишра А.К., Патил Д.П. Обзор автомобильных КВ антенн с функцией NVIS-связи. Приборы и методы измерений. 2024;15(3):161-173. https://doi.org/10.21122/2220-9506-2024-15-3-161-173
For citation:
Mishra A.K., Patil D.P. Review on HF Band Vehicular Antenna with NVIS Communication. Devices and Methods of Measurements. 2024;15(3):161-173. https://doi.org/10.21122/2220-9506-2024-15-3-161-173
Просмотров:
215
Послать статью по эл. почте 