ИРЭ им. В.А. Котельникова РАН English Войти Подать статью
Журнал радиоэлектроники Электронный научный журнал · eISSN 1684-1719
2024, № 10 · РАДИОТЕХНИКА

Выбор сопротивления нагрузки приемной электрически малой антенны по критерию минимальной неравномерности группового времени запаздывания принятого сигнала

К.В. Князева1, В.С. Панько1, А.А. Ерохин1, А.Г. Андреев1, А.В. Косолапов2, С.Б. Нелипа2

1 Сибирский федеральный университет, Красноярск, Россия
2 Акционерное общество «Научно-производственное предприятие «Радиосвязь», Красноярск, Россия
Полный текст DOI: 10.30898/1684-1719.2024.10.5 УДК 621.396.673 EDN XZSEXD

Аннотация

Одним из источников погрешности определения координат в наземных радионавигационных системах (РНС) является неравномерность амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) и группового времени запаздывания (ГВЗ) сигнала в приемной антенне. В силу ограниченного доступного для размещения антенн пространства на носителе приемные антенны РНС имеют малые габариты и вследствие этого не могут быть эффективно согласованы в рабочей полосе частот РНС. В работе рассмотрены два варианта построения входной цепи приемника РНС: с использованием классической схемы согласования и при прямом подключении антенны ко входу приемника без согласующих элементов. Показано, что наиболее равномерные частотные характеристики достигаются при прямом включении антенны. При этом максимальная мощность принятого сигнала имеет место при равенстве модуля входного сопротивления антенны и сопротивления нагрузки. В то же время, высокое сопротивление нагрузки увеличивает неравномерность частотных характеристик, поэтому выбор сопротивления нагрузки должен производиться компромиссным образом, исходя из уровня сигнала в месте приема, доступного коэффициента усиления входного усилителя и допустимой неравномерности АЧХ и ГВЗ.

  • электрически малая антенна
  • согласование
  • групповое время запаздывания
  • радионавигационная система
Abstract (in English)

Load impedance of electrically small receiving antenna providing minimal group delay time irregularity

The accuracy of determining coordinates in terrestrial radio navigation systems (RNS) depends on the receiving antenna frequency response irregularity: received signal power and group delay time (GD). Due to the limited space on the carrier, the RNS receiving antennas are small and cannot be effectively matched with feeder over the entire operating frequency band. The paper considers two options for the RNS receiver input circuit. First is a classical matching scheme and second is direct connection of the antenna to the receiver input. It is shown that the most uniform frequency characteristics are achieved when the antenna is connected directly to reciever. In this case, the maximum received signal power occurs when the antenna input resistance module and the load resistance are equal. At the same time, high load resistance increases the frequency response irregularity. Therefore, the choice of load resistance should be made compromising manner, taking into account signal level, available input amplifier gain and the allowed frequency response irregularity.

Для цитирования

Князева К.В., Панько В.С., Ерохин А.А., Андреев А.Г., Косолапов А.В., Нелипа С.Б. Выбор сопротивления нагрузки приемной электрически малой антенны по критерию минимальной неравномерности группового времени запаздывания принятого сигнала // Журнал радиоэлектроники. – 2024. – № 10. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2024.10.5

Литература

  1. Правила по оборудованию морских судов. Часть V. Навигационное оборудование. НД № 2-020101-153. Санкт-Петербург, 2022.
  2. Агафонников А. М. Фазовые радиогеодезические системы для морских исследований. - Наука, 1979.
  3. Селиверстов А.С. Высокоточная радионавигационная система "Спрут-Н1" // Записки по гидрографии. - 2019. - № 308. - С. 54-64.
  4. Сафонов А. В. Повышение точности местоопределения радионавигационных систем средневолнового диапазона. - 2004.
  5. Wheeler H. A. Fundamental limitations of small antennas //Proceedings of the IRE. - 1947. - Т. 35. - №. 12. - С. 1479-1484. https://doi.org/10.1109/JRPROC.1947.226199
  6. Hansen R. C., Collin R. E. Small antenna handbook. - John Wiley & Sons, 2011.
  7. Chu L. J. Physical limitations of omni-directional antennas //Journal of applied physics. - 1948. - Т. 19. - №. 12. - С. 1163-1175. https://doi.org/10.1063/1.1715038
  8. Беличенко В. П., Запасной А. С. Электрически малые антенны: проблемы, сомнения, новые результаты //Доклады Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники. - 2011. - №. 2-1 (24). - С. 186-189.
  9. Dagefu F. T. et al. A Survey of Small, Low-Frequency Antennas: Recent designs, practical challenges, and research directions //IEEE Antennas and Propagation Magazine. - 2021. - Т. 65. - №. 1. - С. 14-26. https://doi.org/10.1109/MAP.2021.3127559
  10. Слюсар В. 60 лет теории электрически малых антенн. Некоторые итоги //Электроника: наука, технология, бизнес. - 2006. - №. 7. - С. 10-19.
  11. Кисмерешкин В. П., Колесников А. В. Варианты повышения эффективности малогабаритных рамочных коаксиальных антенн //Журнал радиоэлектроники. - 2015. - №. 2.
  12. Колесников А. В., Федосов Д. В., Николаев А. В. Моделирование резонансной спиральной электрически малой антенны //Журнал радиоэлектроники. - 2022. - №. 8. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2022.8.13
  13. Чернышев Б. В. Широкополосное согласование укороченных антенн //Журнал радиоэлектроники. - 2017. - №. 7. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2022.8.13
  14. Wang Y. E. Theory of Broadband Noise Matching for HF/VHF Receivers with Electrically Small Antennas //IEEE Access. - 2023. https://doi.org/10.1109/ACCESS.2023.3282178
  15. Best S. R. Optimizing the receiving properties of electrically small HF antennas //URSI Radio Science Bulletin. - 2016. - Т. 2016. - №. 359. - С. 13-29. https://doi.org/10.23919/URSIRSB.2016.7909994