Älyantennien käyttömahdollisuuksia sotilasradioverkoissa

Abstract

Insinöörityössä arvioitiin erityyppisten älyantennien käyttömahdollisuuksia sotilasradioverkkoissa. Älyantenneista tarkasteltiin kytkettävän keilan antenneja, adaptiivisia antenneja ja MIMO-antenneja. Työhön ei sisällytetty käytännön mittauksia tai testauksia vaan tarkastelu tehtiin teoreettisesti. Työn lähdemateriaalina käytettiin vain julkisia lähteitä.

Työssä käsiteltiin keskeiset antennien ominaisuuksia kuvaavat parametrit sekä tarkasteltavien älyantennityyppien toimintaperiaate. Lisäksi käsiteltiin radioaaltojen etenemiseen vaikuttavat tekijät VHF/UHF-taajuusalueella, sotilasradioverkkojen erityispiirteet sekä elektronisen sodankäynnin asettamat vaatimukset käytettävälle antennille. Älyantenneja vertailtiin tavanomaisiin antenneihin antennin ominaisuuksia kuvaavien parametrien avulla käyttäen tarkastelun pohjana kolmea erityyppistä antennien käyttöskenaariota.

Työn perusteella älyantennien hyödyt tavanomaisiin antenneihin verrattuna tulevat erityisesti esille elektronisen sodankäynnin asettamien vaatimusten kannalta. Keskeinen älyantennin etu on kyky säteilykuvion nollakohdan muodostamiseen. Kaupunkiympäristössä toimittaessa voidaan myös hyödyntää MIMO-tekniikkaa yhteyden kapasiteetin ja luotettavuuden kasvattamiseen.

Haasteena älyantennien käytössä on antennielementtien koko ja siten antennin asentamisesta erityyppisiin lavetteihin aiheutuvat haasteet. Siirtyminen korkeampien taajuuksien käyttöön pienentäisi antennielementtien kokoa ja toisi siten lisää mahdollisuuksia älyantennitekniikoiden hyödyntämiseen.

The significance of radio communications has increased in modern warfare. The antenna is a critical component of a radio system. The purpose of this thesis is to evaluate possibilities to use smart antennas in military radio networks. Switched beam antennas, adaptive antennas and MIMO antennas are included in this analysis.

This thesis presents the parameters describing the antenna properties and the working principle of smart antennas. Electromagnetic radiation propagation factors affecting the VHF/UHF band, military radio network specific characteristics and requirements of electronic warfare are also discussed. Smart antennas are compared to conventional antennas in three scenarios. This thesis is a theoretical study and any practical measurements have not been made. The work is based on publicly available sources.

The benefits of smart antennas are particularly relevant in electronic warfare. A key advantage is the ability to form a radiation pattern null. The challenge is the size of the antenna arrays in the VHF/UHF band. The transition to higher frequencies in radio communications would bring more opportunities for the exploitation of smart antenna techniques.