Научная статья на тему 'МНОГОЛУЧЕВАЯ АНТЕННАЯ СИСТЕМА УКВ-ДИАПАЗОНА НА ОСНОВЕ ЛИНЗЫ ИЗ ГРАНИТНОГО ЩЕБНЯ'

МНОГОЛУЧЕВАЯ АНТЕННАЯ СИСТЕМА УКВ-ДИАПАЗОНА НА ОСНОВЕ ЛИНЗЫ ИЗ ГРАНИТНОГО ЩЕБНЯ Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

CC BY
81
17
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ПРИЗЕМНАЯ АНТЕННА / ЛИНЗОВАЯ АНТЕННА / МНОГОЛУЧЕВАЯ АНТЕННАЯ СИСТЕМА

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Николаев В.И., Пастернак Ю.Г., Пендюрин В.А., Фёдоров С.М.

Предложена конструкция приземной многолучевой антенной решетки на основе линзы из гранитного щебня, позволяющая одновременно формировать до нескольких десятков лучей в длинноволновой области УКВ-диапазона волн. Эффективная диэлектрическая проницаемость гранитного щебня оценивалась с помощью формулы Лихтенекера для мелкодисперсных смесей; ее величина приблизительно равна 3. Для оценки величины замедления поверхностных волн в линзе использовалась методика анализа дисперсионных характеристик зеркального диэлектрического волновода; при высоте линзы 1.8 метра эффективная диэлектрическая проницаемость эквивалентного зеркального диэлектрического волновода равна 2.1. В качестве облучателей линзы - несимметричные электрические вибраторы, расположенные на окружности по периметру линзы, диаметр которой составляет 30 метров; диаметр подстилающей стальной поверхности составляет 40 метров. Предложенная антенная система характеризуется потерями в щебне около 3 дБ при диаметре линзы около 3,8 длин волн; показано, что коэффициент направленного действия у каждого луча может составлять около 15,5 дБ, при ширине главного лепестка в азимутальной плоскости по уровню половинной мощности около 10 градусов

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям , автор научной работы — Николаев В.И., Пастернак Ю.Г., Пендюрин В.А., Фёдоров С.М.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

MULTIPATH ANTENNA SYSTEM OF THE VHF BAND BASED ON A LENS MADE OF GRANITE RUBBLE

We propose a design of a surface multi-beam antenna array based on a lens of crushed granite, which makes it possible to simultaneously form up to several tens of beams in the long-wave region of the VHF wave range. We estimated the effective dielectric constant of crushed granite using the Lichtenecker formula for fine mixtures; its value is approximately equal to 3. To estimate the magnitude of the deceleration of surface waves in the lens, we used a technique to analyze the dispersion characteristics of a mirror dielectric waveguide; at a lens height of 1.8 meters, the effective dielectric constant of the equivalent mirror dielectric waveguide is 2.1. As irradiators of the lens - asymmetric electric vibrators located on a circle around the perimeter of the lens, the diameter of which is 30 meters; the diameter of the underlying steel surface is 40 meters. The proposed antenna system is characterized by a loss in rubble of about 3 dB with a lens diameter of about 3.8 wavelengths; the directivity of each beam can be about 15.5 dB, with the width of the main lobe in the azimuthal plane at half power level of about 10 degrees

Текст научной работы на тему «МНОГОЛУЧЕВАЯ АНТЕННАЯ СИСТЕМА УКВ-ДИАПАЗОНА НА ОСНОВЕ ЛИНЗЫ ИЗ ГРАНИТНОГО ЩЕБНЯ»

DOI 10.36622/^Ти.2021.17.6.014 УДК 621.396

МНОГОЛУЧЕВАЯ АНТЕННАЯ СИСТЕМА УКВ-ДИАПАЗОНА НА ОСНОВЕ ЛИНЗЫ ИЗ ГРАНИТНОГО ЩЕБНЯ

В.И. Николаев1, Ю.Г. Пастернак1,2,3, В.А. Пендюрин3, С.М. Фёдоров2

1АО «Концерн «Созвездие», г. Воронеж, Россия

2Воронежский государственный технический университет, г. Воронеж, Россия 3АО Научно-производственное предприятие «Автоматизированные системы связи»,

г. Воронеж, Россия

Аннотация: предложена конструкция приземной многолучевой антенной решетки на основе линзы из гранитного щебня, позволяющая одновременно формировать до нескольких десятков лучей в длинноволновой области УКВ-диапазона волн. Эффективная диэлектрическая проницаемость гранитного щебня оценивалась с помощью формулы Лихтенекера для мелкодисперсных смесей; ее величина приблизительно равна 3. Для оценки величины замедления поверхностных волн в линзе использовалась методика анализа дисперсионных характеристик зеркального диэлектрического волновода; при высоте линзы 1.8 метра эффективная диэлектрическая проницаемость эквивалентного зеркального диэлектрического волновода равна 2.1. В качестве облучателей линзы - несимметричные электрические вибраторы, расположенные на окружности по периметру линзы, диаметр которой составляет 30 метров; диаметр подстилающей стальной поверхности составляет 40 метров. Предложенная антенная система характеризуется потерями в щебне около 3 дБ при диаметре линзы около 3,8 длин волн; показано, что коэффициент направленного действия у каждого луча может составлять около 15,5 дБ, при ширине главного лепестка в азимутальной плоскости по уровню половинной мощности около 10 градусов

Ключевые слова: приземная антенна, линзовая антенна, многолучевая антенная система

Введение

Интернет подземных вещей является естественным продолжением интернета вещей под землей. Интернет подземных вещей состоит из подземных сенсоров, которые могут использоваться в точном земледелии [1-3], в патрулировании границ, мониторинге состояния трубопроводов и окружающей среды [4-6], в виртуальных ограждениях [7]. Существует несколько проблем при разработке антенны, подходящей для подземной связи. В частности, входное сопротивление подземной антенны зависит от свойств почвы, влажности почвы, рабочей частоты и глубины размещения [8].

Также, несмотря на интенсивные исследования в области беспроводной подземной связи [7], увеличение дальности связи остается серьёзной проблемой. Для увеличения дальности связи требуется разработать усовершенствованные методы, I использующие уникальные особенности беспроводной связи под землей. Например, существенно влияют на качество связи под землей свойства почвы и ее влажность [2]. Также, подземная антенна должна быть способна сосредоточивать максимальное

© Николаев В.И., Пастернак Ю.Г., Пендюрин В.А., Фёдоров С.М., 2021

количество энергии в каком-то одном направлении. Поэтому использование фиксированных направленных антенн с высоким коэффициентом усиления [9], которые не имеют возможности динамически управлять лучом, не позволяет создать высокоэффективную систему связи с подземными объектами.

Эмпирические исследования показали, что конструкции антенн, разработанных с учетом дисперсии в почве и отражений от границы почва-воздух, позволяют увеличить дальность связи до 5 раз по сравнению с конструкцией антенны, разработанной с учетом только изменения длины волны в почве [10]. Для увеличения дистанции связи с подземными и надземными устройствами может использоваться технология адаптивного диаграммообразования в зависимости от влажности почвы [3]. В работе [11] предложено использовать изменяющуюся поляризацию для борьбы с потерями при распространении сигнала в подземных тоннелях. Суть метода заключается в разбиении всего пути распространения сигнала на зоны и оценке оптимальной поляризации волны, обеспечивающей наименьшие потери.

В статье [12] исследуется рамочная антенна для обеспечения связи сквозь землю в случае завала шахты. Характеристики канала связи были получены для различных случаев распо-

ложения антенн под землей. Исследования показали, что канал вверх обладает меньшей дистанцией действия, чем канал вниз [12]. Для борьбы с этой асимметрией в работе [13] предложено использовать широкополосные антенны, более устойчивые к изменению длины волны в почве. В работе [14] рассматривается несколько конструкций подземных антенн для диапазона средних волн. Делается вывод об оптимальном выборе антенны для различных задач: организации подвижной связи внутри подземных сооружений, организации стационарной связи, организации двусторонней связи сквозь землю.

В статье [15] предложен метод организации подземной связи на основе магнитной индукции. Экспериментальные исследования показали возможность установления связи под землей на расстоянии до 10 метров с коэффициентом ошибок в пакетах равным 5%.

В данной статье предлагается конструкция многолучевой антенны на основе линзы из щебня мелкой фракции, работающая в диапазоне 30-40 МГц. Данное технологическое решение позволяет преодолеть высокие потери в земле за счет использования множества остронаправленных лучей. При этом для создания линзы используется прочный, легкодоступный и дешевый материал.

Линза из гранитного щебня для приземной антенны

Общий вид предлагаемой конструкции представлен на рис. 1. Линза представляет собой усеченный конус с диаметром нижнего основания - 30 метров, диаметром верхнего основания - 26 метров, высотой - 2 метра.

Для построения линзы использовались расчетные формулы для сферической линзы [16].

Рис. 1. Общий вид многолучевой антенной решетки на основе линзы из гранитного щебня

Рассмотрим методику определения коэффициента преломления линзы для получения

заданных характеристик антенны. Сечение линзы горизонтальной плоскостью показано на рис. 2. Пусть линза имеет радиус R и коэффициент преломления п, а облучатель ее расположен на оси X в точке F, отстоящей на расстояние И от ее центра.

Рис. 2. Сечение линзы горизонтальной плоскостью

Определим коэффициент преломления линзы. Для этого запишем закон Снеллиуса:

= ллгп^. (1)

Из рис. 2 видно, что

Язт<р = гз1пв1, Я0зт<р = ГБт^, (2)

где 0! - угол выхода луча из фокуса. Отсюда

з1пр1 = Сз1пв1, (3)

Бтр^ = Сз1пв1/п, (4)

где С = До/Я.

Из (3) видно, что наибольший угол облучения будет при = 90°, т.к. д1тах = агс5т(1 /С).

Чтобы луч выходил параллельно оси X, необходимо выполнение следующих соотношений:

г = Ь. ^ = ^ = & — (5)

— = агат^ятв^ — вг/2 Зная р^, можно теперь определить п из

(4):

п = Csinд1/sin[arcsm(Csinд1) — (6) — 01/2]

Формула (6) показывает, что коэффициент преломления зависит от угла выхода луча из

облучателя и, следовательно, не является постоянной величиной.

Для оценки величины п при малых углах вг можно воспользоваться равенством (5), которое перепишем в виде — 2^ — вг = 0. При малых углах вг синусы можно заменить соответствующими углами и, согласно (3) и (4), положить = С0г, = Св-^/п. Следователь-

2 С

но, 2 С —-— 1 = 0, откуда коэффициент преломления п = 2С/(2С — 1).

Для определения эффективной комплексной диэлектрической проницаемости щебня использовалась формула Лихтенекера [17] для мелкодисперсной смеси двух диэлектриков -частиц гранитного щебня и воздуха: /п(£эфф) = х1 • 1п(£1) + (1 — х2) • 1п(е2), где х1 и х2 - относительные объемные концентрации двух компонентов смеси; £г и £2 - относительные диэлектрические проницаемости двух компонентов смеси. Эффективная диэлектрическая проницаемость щебня была принята равной £эфф = 3, а значение тангенса угла диэлектрических потерь на низких частотах УКВ диапазона - tg{Sя) = 0,02.

Модель распространения ТМ-волны в линзе

Предложенная конструкция линзы является структурой с ТМ-волной. Решения для ТМ волны, распространяющейся по диэлектрику на проводящем экране, можно получить из формул для ТЕ-волны простой заменой ^ на £, £ на Е на Н и Н на Е [18]. Используя эту замену, получим выражения для ТМ-волны:

Ну = В1со5 (к1х —

-й <

х < й; Ну = В0е~1к°х,

х >

Ну = (—1 )пВ0е^к°х, х <

Е =—Н •

Сх ¡шеУ;

1 дНу р =--у~

2 ■ а ,

]Ш£ ОХ

(7)

(8) (9)

(10) (11)

где - толщина диэлектрика;

0<(к1Х — ^)<1 п = 0,1,2,... Приравнивая тангенциальные составляющие полей х = ё. или х = —й, получаем характеристическое уравнение для ТМп волн

/ пп\ кг£01д ук— у = jk0£1,

которое совместно с

,2 _ „,2 _

к*—у1= к^£г

и

к2 К0

Г2 = г2

(13)

(14)

Может быть решено относительно постоянной распространения у. Из формулы (11) видно, что для структуры в виде диэлектрической пластины на проводящем экране применимы лишь решения с четными п = 0, 2,4,...

Для рассматриваемой структуры низшим типом волны является волна, соответствующая решению с п = 0, которая обозначается как ТМ0 волна. Уравнение (12) в этом случае примет вид:

к1£01д(к1й) =]кй£1.

(15)

Волна типа ТМ0 при £г > 1 не имеет отсечки. Если £г стремится к нулю, то она вырождается в ТЕМ-волну в свободном пространстве. Для высших типов волн существует критическая толщина диэлектрика - в пластине меньшей толщины волна распространяется не будет. То же самое будет наблюдаться и для ТЕ-волны. Критическая толщина пластины определяется выражением

2 — = п

Я 2^£г-1/

£г > 1.

(16)

Возбуждение ТМ-волн в структурах в виде диэлектрических пластин конечной протяженности можно осуществить с помощью открытого конца волновода или Н- секториального рупора. Поляризация возбудителя должна быть перпендикулярной поверхности диэлектрической пластины, т.е. Е = г0Е2. Диэлектрическая пластина на проводящем экране может быть также возбуждена с помощью одной или нескольких щелей в экране.

В ходе исследования были получены зависимости эффективной диэлектрической проницаемости зеркального диэлектрического волновода в виде слоя гранитного щебня (эффективная диэлектрическая проницаемость для бесконечной среды 3) с подстилающей металлической поверхностью от частоты для разных толщин щебня, рис. 3.

£2.6

.1 „■■Д-" 1'" г

-1- .-■А"' ' 1' „..-О " > '

^ Л г- '

У ^

- Г

38 40

Частота, МГц

Рис. 3. Зависимости эффективной диэлектрической проницаемости щебня от частоты для следующих толщин щебня: 1,8 метра (линия с кружками); 2,1 метра (линия с ромбами); 2,4 метра (линия с треугольниками)

Как видно из рис. 3, при высоте слоя щебня 1,8 метра на частоте 36 МГц эффективная диэлектрическая проницаемость зеркального диэлектрического волновода примерно равно 2,1, что совпадает с диэлектрической проницаемостью материала фторопласт-4.

Приземная многолучевая антенна

В качестве облучателей линзы использовались штыри высотой 1.8 метра и расположенные по периметру конуса. На расстоянии 2.25 метра от штырей размещались рефлекторы, замкнутые на землю, высотой 2.5 метра.

Диаметры всех штырей - 50 мм. Всего использовалось 24 пары (активный штырь - рефлектор). Предлагаемая многолучевая антенна способна формировать 24 луча в азимутальной плоскости в секторе от 0 до 360 градусов. В качестве подстилающей поверхности использовался стальной лист диаметром 40 м.

На рис. 4 представлена трехмерная диаграмма направленности при запитке одного штыря и направлении луча под углом 180°. Ввиду симметричности конструкции параметры диаграммы направленности при запитке остальных штырей будут такими же.

Рис. 4. Трехмерная диаграмма направленности на частоте 38 МГц

На рис. 5 и 6 показаны проекции диаграммы направленности на азимутальную и угло-местную плоскость, соответственно. Как видно из рисунков, коэффициент усиления антенны составил 15,6 дБ при ширине главного лепестка по уровню половинной мощности 9,7°, при уровне боковых лепестков не больше 6,5 дБ.

Рис. 5. Проекция диаграммы направленности на азимутальную плоскость, частота 38 МГц

IhaWHbpia atUBhdi Е.] С В

Рис. 6. Проекция диаграммы направленности на угломестную плоскость, частота 38 МГц

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Согласование антенны остается приемле- 8, потери в линзе не велики и КПД антенны мым в диапазоне исследуемых частот и не пре- составляет около 50%. вышает значения 8 дБ, рис. 7. Как видно из рис.

■*> --4-i----

FiltMVfMtl

Рис. 7. S-параметры приземной многолучевой антенны

Kid tffwncY |1] Тис. flTLIlty II)

MJli2 33MJ5»»33Si«

Рис. 8. Графики эффективности приземной многолучевой антенны

Заключение

Таким образом, в данной статье представлена конструкция приземной многолучевой антенной решетки на основе линзы из щебня, обладающая высокой направленностью и способная формировать 24 луча. Применение в качестве материала изготовления гранитного щебня позволяет добиться высокой прочности конструкции и низкой цены. Формирование множе-

ства лучей позволяет бороться с высокими потерями в почве за счет сосредоточения всей энергии передатчика в необходимом направлении.

Литература

1. Dong X., Vuran M.C. and Irmak S. Autonomous precision agriculture through integration of wireless underground sensor networks with center pivot irrigation systems// in Ad Hoc Networks. 2013. Vol. 11. No 7. pp. 1975-1987

2. Salam A., Vuran M.C. and Irmak S. Pulses in the Sand: Impulse Response Analysis of Wireless Underground Channel: in Proc. of 35th IEEE INFOCOM. San Francisco, CA, 2016. pp. 1-9.

3. Salam A., Vuran M.C. Smart Underground Antenna Arrays: A Soil Moisture Adaptive Beamforming Approach: in Proc. of the 36th IEEE INFOCOM 2017. Atlanta, GA, USA, 2017. pp. 1-9.

4. Impact of Rocks and Minerals on Underground Magneto-Inductive Communication and Localization/ T.E. Abru-dan, O. Kypris, N. Trigoni and A. Markham // IEEE Access. 2016. Vol. 4. pp. 3999-4010.

5. A new wireless underground network system for continuous monitoring of soil water contents / C.J. Ritsema, H. Kuipers, L. Kleiboer, E. Elsen, K. Oostindie, J.G. Wesseling, J. Wolthuis and P. Havinga// Water Resources Research Journal. 2009. Vol. 45. pp. 1-9.

6. Salam A., Vuran M.C. and Irmak S. Towards Internet of Underground Things in Smart Lighting: A Statistical Model of Wireless Underground Channel: in Proc. of the 14th IEEE International Conference on Networking, Sensing and Control (IEEE ICNSC). Calabria, Italy, 2017. pp. 574-579.

7. Akyildiz I.F. and Stuntebeck E.P. Wireless underground sensor networks: Research challenges// Ad Hoc Networks Journal (Elsevier). 2006. Vol. 4. pp. 669-686.

8. Zemmour H., Baudoin G. and Diet A. Soil Effects on the Underground-to-Aboveground Communication Link in Ultrawideband Wireless Underground Sensor Networks: in IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters. 2017. Vol. 16. pp. 218-221.

9. Tiusanen M.J. Wideband antenna for underground Soil Scout transmission// IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters. 2006. Vol. 5. No. 1. pp. 517-519.

10. A Theoretical Model of Underground Dipole Antennas for Communications in Internet of Underground

Things/А. Salam, M.C. Vuran, Х. Dong, С. Argyropoulos & S. Irmak// IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 2019. Vol. 67. № 6 pp. 1-15.

11. Optimization of Wireless Communication Coverage in Underground Tunnels Based on Zone Division/ Y. Huo, Q. Hu, Y. Sun, Х. Guo, L. Qi, Х. Zhao & Е. Ding// International Journal of Antennas and Propagation. 2020. pp. 1-15.

12. Antenna arrangement investigation for through-the-earth (TTE) communications in coal mines/ L. Yan, С. Sun-derman, В. Whisner, N. Damiano & С. Zhou// IEEE Industry Applications Society Annual Meeting. 2015. pp. 1-6. DOI: 10.1109/ias.2015.7356912

13. Silva A.R. & Vuran M.C. Communication with Aboveground Devices in Wireless Underground Sensor Networks: An Empirical Study// IEEE International Conference on Communications. 2010. pp. 1-6. https://doi.org/10.1109/ICC.2010.5502315

14. Fedosov D.V., Kolesnikov A.V. & Nikolaev A.V. Advanced MF antennas for underground communications// Journal of Physics: Conference Series. 2021. Pp. 1-7. 1862 (2021) 012002 IOP Publishing doi:10.1088/1742-6596/1862/1/012002.

15. Design and Implementation of Magnetic Induction based Wireless Underground Communication System Supporting Distance Measurement/ M. Kim, S. Chae, Y. Shim, D. Lee, M. Kim, Y. Moon and K. Kwon // KSII Transactions on Internet and Information Systems. 2019. Vol. 13. No. 8. pp. 4227-4240.

16. Зелкин Е.Г., Петрова Р.А. Линзовые антенны. М.: Советское радио, 1974. 276 с.

17. Орешкин П.Т. Физика полупроводников и диэлектриков. М.: Высш. шк., 1977. 448 с.

18. Уолтер, Карлтон Х. Антенны бегущей волны / Пер. с англ. А.Д. Иванова и др.; под общ. ред. канд. техн. наук А.Ф. Чаплина. М.: Энергия, 1970. 448 с.

Поступила 10.10.2021; принята к публикации 16.12.2021 Информация об авторах

Николаев Валерий Иванович - д-р техн. наук, научный референт, АО «Концерн «Созвездие» (394018, Россия, г. Воронеж, ул. Плехановская, д. 14), e-mail: nivis@mail.ru

Пастернак Юрий Геннадьевич - д-р техн. наук, профессор, Воронежский государственный технический университет (394006, Россия, г. Воронеж, ул. 20-летия Октября, д. 84); АО «Концерн «Созвездие» (394018, Россия, г. Воронеж, ул. Плехановская, д. 14); АО НПП «Автоматизированные системы связи» (394062, Россия, г. Воронеж, ул. Пеше-Стрелецкая, д. 108, офис 415), e-mail: pasternakyg@mail.ru

Пендюрин Владимир Андреевич - генеральный директор, АО НПП «Автоматизированные системы связи» (394062, Россия, г. Воронеж, ул. Пеше-Стрелецкая, д. 108, офис 415), e-mail: infonpp-acc.ru@yandex.ru

Фёдоров Сергей Михайлович - канд. техн. наук, доцент кафедры радиоэлектронных устройств и систем, Воронежский государственный технический университет (394006, Россия, г. Воронеж, ул. 20-летия Октября, 84), тел. +7(473)243-77-29, e-mail: fedorov_sm@mail.ru, ORCID: https://orcid.org/0000-0001-9027-6163

MULTIPATH ANTENNA SYSTEM OF THE VHF BAND BASED ON A LENS MADE OF GRANITE RUBBLE

V.I. Nikolaev1, Yu.G. Pasternak1,2,3, V.A. Pendyurin3, S.M. Fyedorov2

1JSC «Concern «Sozvezdie» 2Voronezh State Technical University, Voronezh, Russia 3Research and Production Enterprise "Automated Communication Systems", Voronezh, Russia

Abstract: we propose a design of a surface multi-beam antenna array based on a lens of crushed granite, which makes it possible to simultaneously form up to several tens of beams in the long-wave region of the VHF wave range. We estimated the

105

effective dielectric constant of crushed granite using the Lichtenecker formula for fine mixtures; its value is approximately equal to 3. To estimate the magnitude of the deceleration of surface waves in the lens, we used a technique to analyze the dispersion characteristics of a mirror dielectric waveguide; at a lens height of 1.8 meters, the effective dielectric constant of the equivalent mirror dielectric waveguide is 2.1. As irradiators of the lens - asymmetric electric vibrators located on a circle around the perimeter of the lens, the diameter of which is 30 meters; the diameter of the underlying steel surface is 40 meters. The proposed antenna system is characterized by a loss in rubble of about 3 dB with a lens diameter of about 3.8 wavelengths; the directivity of each beam can be about 15.5 dB, with the width of the main lobe in the azimuthal plane at half power level of about 10 degrees

Key words: ground antenna, lens antenna, multipath antenna system

References

1. Dong X., Vuran M.C., Irmak S. "Autonomous precision agriculture through integration of wireless underground sensor networks with center pivot irrigation systems", Ad Hoc Networks, Sep. 2013, vol. 11, no 7, pp. 1975-1987

2. Salam A., Vuran M.C., Irmak S. "Pulses in the sand: impulse response analysis of wireless underground channel," Proc. of 35th IEEE INFOCOM 2016, San Francisco, CA, April 2016, pp. 1-9

3. Salam A., Vuran M.C. "Smart underground antenna arrays: a soil moisture adaptive beamforming approach", Proc. of the 36th IEEE INFOCOM 2017, Atlanta, GA, USA, May 2017, pp. 1-9

4. Abrudan T.E., Kypris O., Trigoni N., Markham A. "Impact of rocks and minerals on underground magneto-inductive communication and localization", IEEE Access, 2016, vol. 4, pp. 3999-4010

5. Ritsema C.J., Kuipers H., Kleiboer L., Elsen E., Oostindie K., Wesseling J.G., Wolthuis J., Havinga P. "A new wireless underground network system for continuous monitoring of soil water contents," Water Resources Research Journal, May 2009, vol. 45, pp. 1-9.

6. Salam A., Vuran M.C., Irmak S. "Towards internet of underground things in smart lighting: a statistical model of wireless underground channel", Proc. of the 14th IEEE International Conference on Networking, Sensing and Control (IEEE ICNSC), Calabria, Italy, May 2017, pp. 574-579

7. Akyildiz I.F., Stuntebeck E.P. "Wireless underground sensor networks: Research challenges," Ad Hoc Networks Journal (Elsevier), July 2006, vol. 4, pp. 669-686.

8. Zemmour H., Baudoin G., Diet A. "Soil effects on the underground-to-aboveground communication link in ultrawideband wireless underground sensor networks", IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters, 2017, vol. 16, pp. 218-221.

9. Tiusanen M.J. "Wideband antenna for underground Soil Scout trans- mission," IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters, December 2006, vol. 5, no. 1, pp. 517-519

10. Salam A., Vuran M.C., Dong X., Argyropoulos C., Irmak S. "A theoretical model of underground dipole antennas for communications in internet of underground things", IEEE Transactions on Antennas and Propagation, 2019, vol. 67, no. 6, pp. 1-15.

11. Huo Y., Hu Q., Sun Y., Guo X., Qi L., Zhao X., Ding E. "Optimization of wireless communication coverage in underground tunnels based on zone division", Int. J. of Antennas and Propagation, 2020, pp. 1-15.

12. Yan L., Sunderman C., Whisner B., Damiano N., Zhou C. "Antenna arrangement investigation for through-the-earth (TTE) communications in coal mines", IEEE Industry Applications Society Annual Meeting, 2015, pp. 1-6. DOI: 10.1109/ias.2015.7356912

13. Silva A.R., Vuran M.C. "Communication with aboveground devices in wireless underground sensor networks: an empirical study", IEEE Int. Conf. on Communications, 2010, pp. 1-6. https://doi.org/10.1109/ICC.2010.5502315

14. Fedosov D.V., Kolesnikov A.V., Nikolaev A.V. "Advanced MF antennas for underground communications", J. of Physics: Conf. Series, 2021, pp. 1-7.

15. Kim M., Chae S., Shim Y., Lee D., Kim M., Moon Y., Kwon K. "Design and implementation of magnetic induction based wireless underground communication system supporting distance measurement", KSII Transactions on Internet and Information Systems, 2019, vol. 13, no. 8, pp. 4227-4240

16. Zelkin E.G., Petrova R.A. "Lens antennas" ("Linzovye antenny"), Moscow: Sovetskoe radio, 1974, 276 p.

17. Oreshkin P.T. "Physics of semiconductors and dielectrics" ("Fizika poluprovodnikov i dielektrikov"), Moscow: Vysshaya shkola, 1977, 448 p.

18. Walter C.H. "Traveling wave antennas", Moscow: Energiya, 1970, 448 p.

Submitted 10.10.2021; revised 16.12.2021 Information about the authors

Valeriy I. Nikolaev, Dr. Sc. (Technical), Scientific Referent, «Concern «Sozvezdie» (14 Plekhanovskaya str., Voronezh 394018, Russia), e-mail: nivis@mail.ru

Yuriy G. Pasternak, Dr. Sc. (Technical), Professor, Voronezh State Technical University (84 20-letiya Oktyabrya str., Voronezh 394006, Russia), Scientific Referent, «Concern «Sozvezdie» (14 Plekhanovskaya str., Voronezh 394018, Russia); JSC RPE "Automated Communication Systems" (of. 415, 108 Peshe-Streletskaya str., Voronezh 394062, Russia), e-mail: pasternakyg@mail.ru Vladimir A. Pendyurin, General Director, JSC RPE "Automated Communication Systems" (of. 415, 108 Peshe-Streletskaya str., Voronezh 394062, Russia), e-mail: infonpp-acc.ru@yandex.ru

Sergey M. Fyedorov, Cand. Sc. (Technical), Associate Professor, Voronezh State Technical University (84 20-letiya Oktyabrya str., Voronezh 394006, Russia), tel.: +7 (473)243-77-29, e-mail: fedorov_sm@mail.ru, ORCID: https://orcid.org/0000-0001-9027-6163

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.