Библиографическое описание:Улучшение точности пеленгования в малоэлементных цифровых антенных решетках за счет применения виртуальных антенных элементов : научное издание / В. Н. Ратушняк, Д. Д. Кликно, Д. Д. Дмитриев, А. Б. Гладышев. - Текст : непосредственный // Журнал радиоэлектроники. - 2026. - №4. - Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда № 25-19-20070, https://rscf.ru/project/25-19-20070/, гранта Красноярского краевого фонда науки. - ISSN 1684-1719, DOI 10.30898/1684-1719.2026.4.11.
Аннотация:В статье рассматривается задача улучшения точности взаимной навигации беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) при групповом применении за счет использования бортовой локальной радионавигационной системы на основе дальномерно-пеленгационного метода. Предложен метод формирования виртуальных антенных элементов в малоэлементной цифровой антенной решетке (ЦАР) путем экстраполяции амплитудно-фазового распределения, измеренного на реальных элементах. Такой подход позволяет синтезировать эффективную апертуру, значительно превышающую физическую, без увеличения массогабаритных характеристик. Проведен теоретический анализ разрешающей способности и погрешности пеленгования в зависимости от отношения сигнал/шум (ОСШ), числа элементов и апертуры. С помощью моделирования в среде MATLAB показано, что использование виртуального расширения апертуры снижает погрешность определения угловых координат с 9-14° до 1° и менее. Выполнена оценка современной элементной базы СВЧ-диапазона (T/R-модули GaAs/GaN, многоканальные микросхемы, ПЛИС с интегрированными АЦП), на основе которой определены массогабаритные параметры (менее 1,2 кг) и энергопотребление (около 30 Вт) бортовой системы. Сделаны выводы о технической реализуемости предложенной ЦАР на БПЛА взлетной массой 5-10 кг.
This article examines the problem of improving the mutual navigation accuracy of unmanned aerial vehicles (UAVs) deployed in groups through the use of an onboard local radio navigation system based on the rangefinding and direction-finding method. A method is proposed for generating virtual antenna elements in a small-element digital antenna array (DAA) by extrapolating the amplitude-phase distribution measured on the real elements, which enables the synthesis of an effective aperture significantly larger than the physical one without increasing the weight and dimensions of the system. A theoretical analysis of the resolution and direction-finding error is performed as a function of the signal-to-noise ratio (SNR), the number of elements, and the aperture. Using MATLAB simulation, it is shown that virtual aperture expansion reduces the angular coordinate estimation error from 9-14° to 1° or less. An evaluation of modern microwave components was carried out, including GaAs/GaN T/R modules, multichannel integrated circuits, and FPGAs with built-in ADCs, which was used to estimate the weight and dimensions (less than 1.2 kg) and power consumption (approximately 30 W) of the onboard system. Conclusions are drawn regarding the technical feasibility of the proposed digital avionics system for UAVs with a takeoff weight of 5-10 kg.
