Варианты построения антенно-фидерной системы для задач радиоинтерферометрических измерений в субмиллиметровом диапазоне

Аннотация

Для решения задач ближней радиолокации при исследовании быстропротекающих газодинамических процессов широко применяются микроволновые радиоинтерферометры, позволяющие исследовать динамику движения и восстанавливать картину деформации фронта движущейся поверхности. Учитывая специфику газодинамических взрывных процессов, радиоинтерферометры необходимо размещать на расстояниях в единицы метров от объекта диагностики, а излучатели его фидерной линии --- в непосредственной близости к объекту. Для минимизации потерь в фидерной линии субмиллиметрового диапазона при расстоянии 1...1,5 мм от радиоинтерферометра до объекта предложено два варианта систем канализации зондирующего излучения. Первый вариант антенно-фидерной системы радиоинтерферометра основан на уникальном свойстве сверхразмерных металлических волноводов --- при резком уменьшении погонных потерь увеличивается отношение поперечного размера волновода к длине волны. Предложена фидерная линия, содержащая протяженные участки сверхразмерных металлических волноводов и короткие гибкие участки диэлектрического волновода. Второй вариант антенно-фидерной системы радиоинтерферометра основан на формировании в свободном пространстве сфокусированного волнового пучка двухзеркальной длиннофокусной антенной с расщепленным фокусом. Рассмотрен вариант конструктивного исполнения антенно-фидерной системы с фокусировкой пучка на расстоянии 1 м от раскрыва антенны. На основании результатов численного моделирования выбран оптимальный рупорный облучатель, обеспечивающий требуемую диаграмму направленности и соотношение между фокусами двух зеркал и рупорного облучателя. Применение предложенной квазиоптической антенно-фидерной системы в составе радиоинтерферометра позволит получить минимально возможные потери в измерительном тракте, что расширит возможности диагностики в субмиллиметровом диапазоне

Просьба ссылаться на эту статью следующим образом:

Гайнулина Е.Ю., Иконников В.Н., Корнев Н.С. и др. Варианты построения антенно-фидерной системы для задач радиоинтерферометрических измерений в субмиллиметровом диапазоне. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Приборостроение, 2024, № 2 (147), с. 37--54. EDN: HHUNKE

Литература

[1] Михайлов А.Л., Костюков В.Е., Орехов Ю.И. и др. Некоторые результаты применения в ИФВ РФЯЦ --- ВНИИЭФ радиоинтерферометров миллиметрового диапазона длин волн для изучения газодинамических процессов. Экстремальные состояния вещества. Детонация. Ударные волны. Тр. Междунар. конф. "XV Харитоновские тематические научные чтения". Саров, РФЯЦ --- ВНИИЭФ, 2013, с. 649--654.

[2] Канаков В.А., Катин С.В., Корнев Н.С. и др. Состояние и перспективы развития микроволновой радиоинтерферометрии для диагностики газодинамических процессов. Антенны, 2016, № 1, с. 49--54.

[3] Михайлов А.Л., ред. Невозмущающие методы диагностики быстропротекающих процессов. Саров, РФЯЦ --- ВНИИЭФ, 2015.

[4] Илькаев Р.И., Михайлов А.Л., Жерноклетов М.В., ред. Экспериментальные методы и средства в физике экстремальных состояний вещества. М., РАН, 2021.

[5] Mays R.O., Tringe J.W., Souers P.C., et al. Experimental and computational investigation of microwave interferometry for detonation front сharacterization. AIP Conf. Proc., 2018, vol. 1979, art. 160016. DOI: https://doi.org/10.1063/1.5045015

[6] Zhai Z.-H., Sun C.-L., Liu Q., et al. Design of terahertz-wave Doppler interferometric velocimetry for detonation physics. Appl. Phys. Lett., 2020, vol. 116, no. 16, art. 161102.DOI: https://doi.org/10.1063/1.5142415

[7] McCall G.H., Bongianni W.L., Miranda G.A. Microwave interferometer for shock wave, detonation and material motion measurements. Rev. Sc. Instrum., 1985, vol. 56, no. 8, pp. 1612--1618. DOI: https://doi.org/10.1063/1.1138110

[8] Взятышев В.Ф. Диэлектрические волноводы. М., Советское радио, 1970.

[9] Кох Б. Радиоэлектронные методы исследования быстропротекающих процессов. В: Физика быстропротекающих процессов. Т. 1. М., Мир, 1971, с. 382--462.

[10] Панкратов А.Г., Чуркин С.С. Зондирующие устройства микроволновой РИ на диэлектрических волноводах для исследования объектов на значительных расстояниях. Экстремальные состояния вещества. Детонация. Ударные волны. Тр. Междунар. конф. "XV Харитоновские тематические научные чтения". Саров, РФЯЦ --- ВНИИЭФ, 2013, с. 360--361.

[11] Гайнулина Е.Ю., Минеев К.В., Орехов Ю.И. и др. Волноводный тракт со сверхмалыми потерями для микроволновой диагностики объектов на больших расстояниях. Экстремальные состояния вещества. Детонация. Ударные волны. Тр. Междунар. конф. "XIX Харитоновские тематические научные чтения". Т. 2. Саров, РФЯЦ --- ВНИИЭФ, 2018, с. 342--347.

[12] Паршин В.В., Серов Е.А., Николенко А.С. и др. Современные полимеры для мм и субмм волн. Матер. 28-й Междунар. Крымской конф. "СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии". Севастополь, СевГУ, 2018, с. 831--837.

[13] Валитов Р.А., ред. Техника субмиллиметровых волн. М., Советское радио, 1969.

[14] Айвазян М.Ц. Направляющие системы терагерцового диапазона. Вестник НПУА. Информационные технологии, электроника, радиотехника, 2019, № 2, с. 9--27.

[15] Костенко А.А. Квазиоптика: исторические предпосылки и современные тенденции развития. Радиофизика и радиоастрономия, 2000, т. 5, № 3, с. 221--246.

[16] Гайнулина Е.Ю., Корнев Н.С., Минеев К.В. и др. Гибкий волновод для связи металлических волноводов стандартного и сверхразмерного сечений. Патент РФ 2657318. Заявл. 06.03.2017, опубл. 13.06.2018.

[17] Взятышев В.Ф., Орехов Ю.И., Панкратов А.Г. и др. Волноводный переход от металлического волновода к диэлектрическому. Патент РФ 2557472. Заявл. 21.01.2014, опубл. 20.07.2015.

[18] Курушин А.А. Школа проектирования СВЧ-устройств в CST Studio Suite. М., Сам Полиграфист, 2014.

[19] Гайнулина Е.Ю., Корнев Н.С., Назаров А.В. Исследование возможности создания малогабаритной антенно-фидерной системы КВЧ-радиоинтерферометра.Матер. докл. Междунар. науч.-техн. конф. "Информационные системы и технологии". Н. Новгород, НГТУ, 2017, с. 1062--1067.

[20] Гайнулина Е.Ю., Корнев Н.С., Назаров А.В. и др. Диэлектрические излучатели для малогабаритной антенно-фидерной системы КВЧ диагностики в замкнутых объемах. Матер. докл. Междунар. науч.-техн. конф. "Информационные системы и технологии". Н. Новгород, НГТУ, 2018, с. 33--39.

[21] Айзенберг Г.З., Ямпольский В.Г., Терешин О.Н. Антенны УКВ. Ч. 2. М., Связь. 1977.

[22] Канаков В.А., Орехов Ю.И., Пелюшенко С.А. и др. Антенны КВЧ-диапазона для систем радиовидения. Антенны, 2006, № 5, с. 13--16.