Category Archives:

(Русский)

Архив номеров

Неэквидистантные двумерные антенные решеткина основе латинских квадратов / Nonequidistant Two-Dimensional Antenna Arrays Based on Latin Squares

Кравченко В.Ф. / Kravchenko, V.F.
Институт радиотехники и электроники им. В. А. Котельникова РАН; Научно-технологический центр уникального приборостроения РАН; Московский государственный технический университет им. Н. Э. Баумана / RUS Институт радиотехники и электроники им. В. А. Котельникова РАН; Научно-технологический центр уникального приборостроения РАН; Московский государственный технический университет им. Н. Э. Баумана
Луценко В.И. / Lutsenko, V.I.
Институт радиофизики и электроники им. А. Я. Усикова НАН Украины / RUS Институт радиофизики и электроники им. А. Я. Усикова НАН Украины
Ло Иян / Luo, Yiyang
Национальный аэрокосмический университет им. Н. Е. Жуковского (ХАИ) / RUS Национальный аэрокосмический университет им. Н. Е. Жуковского (ХАИ)
Попов И.В. / Popov, I.V.
Институт радиофизики и электроники им. А. Я. Усикова НАН Украины / RUS Институт радиофизики и электроники им. А. Я. Усикова НАН Украины
Выпуск в базе РИНЦ
DOI: 10.25210/jfop-1801-004023
Кравченко В.Ф., Луценко В.И., Ло Иян, Попов И.В. Неэквидистантные двумерные антенные решеткина основе латинских квадратов // Физические основы приборостроения. 2018. Т. 7. № 1(27). С. 4–23.
Kravchenko, V.F., Lutsenko, V.I., Luo, Yiyang, Popov, I.V. Nonequidistant Two-Dimensional Antenna Arrays Based on Latin Squares // Physical Bases of Instrumentation. 2018. Vol. 7. No. 1(27). P. 4–23.


Аннотация: Рассмотрены неэквидистантные разреженные антенные решетки, построенные на основе латинских квадратов. Предложен способ их конструирования и алгоритм синтеза, а также изучены свойства двумерных антенн на их основе, обеспечивающие при высокой степени разрежения достаточно малое боковое излучение. Исследованы особенности и основные характеристики таких антенн.
Abstract: Non-equidistant sparse antenna arrays constructed on the basis of Latin squares are considered. A method for their construction and a synthesis algorithm are proposed, as well as the properties of two-dimensional antennas, on their basis, providing, at a high degree of rarefaction, a sufficiently small lateral radiation. The features and main characteristics of such antennas are investigated.
Ключевые слова: латинский квадрат, соединение квадратов, охватываемые частоты, Non-equidistant antenna array, Latin square, compound squares, латинский квадрат


Литература / References
  1. Кравченко В.Ф., Луценко В.И., Луценко И.В., Ло Иян, Мазуренко А.В., Попов И.В. Неэквидистантные двумерные антенные решетки на основе «магических» квадратов // Физические основы приборостроения. 2017. Т. 6. №3. С. 4-27. doi: 10.25210/jfop-1703-004027
  2. Lutsenko, V.I., Popov I.V., Lutsenko, I.V. Luo Yiyang, and Mazurenko, A.V. Nonequidistant Two-Dimensional Antenna Arrays are Based on Magic Squares // Proceedings 2016 International Kharkov Symposium on Physics and Engineering of Microwaves, Millimeter and Submillimeter Waves. Kharkov, Ukraine, June 21-24, 2016 – 1 електрон. опт. диск (CD-ROM). IEEE Catalog Number CFP16780-CDR ISBN 978-1-5090-2266-3.
  3. Kravchenko, V.F., Lutsenko, V.I., Lutsenko, I.V., Popov, I.V.,
  4. LUO Yi-yang, and Mazurenko, A.V. Non-equidistant two-dimensional antenna arrays based on “magic” squares // Journal of Measurement Science and Instrumentation. 2017. Vol. 8. No. 3. Р. 244-253.
  5. Lazarus, E. Kopilovich, Leonid G. Sodin Linear Non-Equidistant Antenna Arrays // Multielement System Design in Astronomy and Radio Science Astrophysics and Space Science Library. 2001. Vol. 268. P. 77-96.
  6. Копилович Л.Е. Безызбыточные конфигурации антенн на двумерной апертуре интерферометра, дающие полное покрытие центральных областей в плоскости пространственных частот // Радиофизика и радиоастрономия. 2012. Т.17. №2. С.1176-182.
  7. Lazarus, E., Kopilovich, L.G. Sodin Multielement System Design In Astronomy And Radio Science / Springer Netherlands, 2001. 268p.
  8. Шифрин Я.С. Вопросы статистической теории антенн / Я.С. Шифрин // М.: Сов.радио,1970. 383с.
  9. Leeper, D.C. Thinned aperiodic antenna arrays with improved peak side lobe level control. Patent USA No. 4071848. 31.01.1978.
  10. Гарднер М. Математические досуги / М. Гарднер / Пер с англ. Ю.А.Данилова, под ред. Я.А. Смородинского. М: Мир. 1972. 496с.

Антенны дифракционного излучения на базе желобковой линии передачи / Diffraction radiation antennas based on trough transmission lines

Евдокимов А.П. / Yevdokymov, A.P.
Институт радиофизики и электроники им. А. Я. Усикова НАН Украины / RUS Институт радиофизики и электроники им. А. Я. Усикова НАН Украины
Мазур В.З. / Mazur, V.Z.
Институт радиофизики и электроники им. А. Я. Усикова НАН Украины / RUS Институт радиофизики и электроники им. А. Я. Усикова НАН Украины
Сиренко К.Ю. / Sirenko, K.Yu.
Институт радиофизики и электроники им. А. Я. Усикова НАН Украины / RUS Институт радиофизики и электроники им. А. Я. Усикова НАН Украины
Сиренко Ю.К. / Sirenko, Yu.K.
Институт радиофизики и электроники им. А. Я. Усикова НАН Украины / RUS Институт радиофизики и электроники им. А. Я. Усикова НАН Украины
Выпуск в базе РИНЦ
DOI: 10.25210/jfop-1801-024036
Евдокимов А.П., Мазур В.З., Сиренко К.Ю., Сиренко Ю.К. Антенны дифракционного излучения на базе желобковой линии передачи // Физические основы приборостроения. 2018. Т. 7. № 1(27). С. 24–36.
Yevdokymov, A.P., Mazur, V.Z., Sirenko, K.Yu., Sirenko, Yu.K. Diffraction radiation antennas based on trough transmission lines // Physical Bases of Instrumentation. 2018. Vol. 7. No. 1(27). P. 24–36.


Аннотация: Антенны дифракционного излучения используются, пока еще, не очень часто, но, в тех случаях, когда их включали в реально действующие радиометрические и радиолокационные системы, они показали себя с наилучшей стороны по многим, важным для практики параметрам. Эксплуатация антенн дифракционного излучения позволила выявить и конструктивно слабые их стороны, к которым, в частности, можно отнести и достаточно жесткие требования к диэлектрическим материалам, использовавшимися для изготовления открытых линий передачи поверхностных волн – одного из двух основных функциональных элементов соответствующих устройств. В работе предлагается заменить диэлектрический открытый волновод волноводом металлическим, а именно: желобковым волноводом. Анализ, результаты которого здесь представлены, показывает, что такая замена позволяет избавить антенны дифракционного излучения от их традиционного недостатка без ущерба для их основных электродинамических характеристик.
Abstract: Diffraction radiation antennas are not widespread yet, but they showcase their great performance when used in real-world radar and radiometric systems. Exploitation of diffraction radiation antennas uncovered also their weak points, like rigid requirements to dielectric materials used in open dielectric waveguides, which are one of the main functional elements of this kind of antennas. In this paper, we suggest the replacement of open dielectric waveguides with metal trough waveguides. The results presented in this paper reveal that such replacement frees diffraction radiation antennas from their traditional drawback without detriment to main antennas’ characteristics.
Ключевые слова: желобковый вол- новод, дифракционная решетка, антенны дифракци- онного излучения, millimeter and submillimeter waves, trough waveguide, diffraction grating, желобковый вол- новод


Литература / References
  1. Евдокимов А.П. Антенны дифракционного излучения // Физические основы приборостроения. 2013. Т.2. №1. С. 108-124.
  2. Евдокимов А.П., Крыжановский В.В. Антенна радиолокатора 8-миллиметрового диапазона обзора летного поля // Электромагнитные волны и электронные системы. 2008. Т.13, №6. С.46-52.
  3. Евдокимов А.П., Крыжановский В.В. Сканирующие антенны радаров миллиметровых волн для предупреждения столкновений транспортных средств // Успехи современной радиоэлектроники. 2006. №4. С.70-79.
  4. Евдокимов А.П., Крыжановский В.В. Плоская антенная решетка с комбинированным способом сканирования лучом // Электромагнитные волны и электронные Системы. 2005. Т.10. №1-2. С.52-56.
  5. Yevdokymov, A.P., Kryzhanovskiy, V.V. Diffraction radiation antennas for SHF and EHF radiosystems // Proc. of the 6-th International Conference on Antenna Theory and Techniques. Sevastopol, Ukraine. 2007. P.59-64.
  6. Евдокимов А.П., Крыжановский В.В. Плоские антенные решетки с косекансной формой диаграммы направленности 8-миллиметрового диапазона волн // Электромагнитные волны и электронные системы. 2003. Т.8. №10. С. 52-58.
  7. Евдокимов А.П., Крыжановский В.В., Сиренко Ю.К. Планарная антенна дифракционного излучения КВЧ диапазона // Электромагнитные волны и электронные системы. 2011. Т.16. №6. С.53-61.
  8. Sautbekov, S., Sirenko, K., Sirenko, Y., Yevdokymov, A. Diffraction radiation effects: A theoretical and experimental study // IEEE Antennas and Propagation Magazine. 2015. Vol. 57. No. 5. P.73-93.
  9. Pazynin, L., Pazynin, V., Petrusenko, I., Sautbekov, S., Sirenko, K., Sirenko, Y., Velychko, L., Vertiy, A., and Yevdokymov, A. Electromagnetic Waves in Complex Systems: Selected Theoretical and Applied Problems. New York: Springer, 2016. 446p.
  10. Беляков С.В., Казанцев В.И., Харитонов А.И. Желобковый волновод. Часть 1. Общие сведения и методы теоретического анализа. М.: ЦНИИ «Электроника», 1989. 66с.
  11. Беляков С.В., Казанцев В.И., Харитонов А.И. Желобковый волновод. Часть 2. Элементы фидерного тракта. М.: ЦНИИ «Электроника», 1989. 58с.
  12. Yevdokymov, A.P., Kryzhanovskiy, V.V. Millimeter wave linear antenna arrays based on ridge dielectric and groove waveguides // Proc. of the 3-th International Kharkov Symposium “Physics and Engineering of Millimeter and Submillimeter Waves” (MSMW’98). Kharkov, Ukraine. 1998. P.661-662.
  13. Harris, D., Choi, Y. Groove guide for short millimetric waveguide systems // Infrared and MMW. 1984. Vol.14. Ch.3. P.99-140.
  14. Ho, T.K., Harris, D.J. Millimeter wave groove guide with V-shaped grooves // Electronics Letters. 1984. Vol.20. No.19. P.777-778.
  15. Шестопалов В.П., Кириленко А.А., Масалов С.А., Сиренко Ю.К. Резонансное рассеяние волн. Т.1. Дифракционные решетки. Киев: Наукова думка, 1986. 232с.
  16. Sirenko, K.Y., Sirenko, Y.K., and Yashina, N.P. Modeling and analysis of transients in periodic gratings. I. Fully absorbing boundaries for 2-D open problems // Journal of the Optical Society of America A. 2010. Vol.27. No.3. P.532-543.
  17. Sirenko, K.Y., Sirenko, Y.K., and Yashina, N.P. Modeling and analysis of transients in periodic gratings. II. Resonant wave scattering // Journal of the Optical Society of America A. 2010. Vol.27. No.3. P.544-552.
  18. Sirenko, Y.K., Strom, S. (eds). Modern Theory of Gratings. Resonant Scattering: Analysis Techniques and Phenomena. New York: Springer, 2010. 390p.
  19. Кюн Р. Микроволновые антенны. М.: Судостроение, 1967. 518с.

Многолучевые системы в составе бортового СВЧ-радиометрического комплекса / Multibeam systems as a part of the on-board radiometric complex

Данилычев М.В. / Danilychev, M.V.
Институт радиотехники и электроники им. В. А. Котельникова РАН; Российский новый университет / RUS Институт радиотехники и электроники им. В. А. Котельникова РАН; Российский новый университет
Ермаков Д.М. / Ermakov, D.M.
Институт радиотехники и электроники им. В. А. Котельникова РАН / RUS Институт радиотехники и электроники им. В. А. Котельникова РАН
Кутуза Б.Г. / Kutuza, B.G.
Институт радиотехники и электроники им. В. А. Котельникова РАН; Российский новый университет / RUS Институт радиотехники и электроники им. В. А. Котельникова РАН; Российский новый университет
Саворский В.П. / Savorskiy, V.P.
Институт радиотехники и электроники им. В. А. Котельникова РАН / RUS Институт радиотехники и электроники им. В. А. Котельникова РАН
Выпуск в базе РИНЦ
DOI: 10.25210/jfop-1801-037045
Данилычев М.В., Ермаков Д.М., Кутуза Б.Г., Саворский В.П. Многолучевые системы в составе бортового СВЧ-радиометрического комплекса // Физические основы приборостроения. 2018. Т. 7. № 1(27). С. 37–45.
Danilychev, M.V., Ermakov, D.M., Kutuza, B.G., Savorskiy, V.P. Multibeam systems as a part of the on-board radiometric complex // Physical Bases of Instrumentation. 2018. Vol. 7. No. 1(27). P. 37–45.


Аннотация: Рассмотрены основные ограничения, характерные для существующих аппаратных схем, реализующих различные базовые пространственно-временные способы сбора и обработки радиометрической информации. Предлагается способ улучшения показателей бортового радиометрического комплекса традиционного типа, за счет введения в его состав независимого радиометра, построенного на основе технологии многолучевых систем панорамного типа или многолучевых систем апертурного синтеза.
Abstract: The main limitations of existing hardware circuits that implement different underlying spatial and temporal methods of collecting and processing of radiometric information are discussed. We propose a method of improvement of onboard radiometric complex of the traditional type, due to the introduction in its composition of independent radiometer based on the technology of multibeam panoramic systems or multibeam aperture synthesis systems.
Ключевые слова: СВЧ- радиометрия, спутник, remote sensing, microwave radiometry, СВЧ- радиометрия


Литература / References
  1. Данилычев М.В., Кравченко В.Ф., Кутуза Б.Г., Чуриков Д.В. Спутниковые СВЧ радиометрические комплексы дистанционного зондирования Земли. Современное состояние и тенденции развития // Физические основы приборостроения. 2014. Т.3. №1. С.3-25. doi: 10.25210/jfop-1401-003025
  2. Болдырев В.В и др. Спутниковый микроволновый сканер/зондировщик МТВЗА-ГЯ //Совр. проблемы дист. зондирования Земли из космоса. ИКИ РАН. 2008. Вып. 5. Т.1. С.243.
  3. http://smap.jpl.nasa.gov/
  4. Есепкина Н.А., Корольков Д.В., Парийский Ю.Н. Радиотелескопы и радиометры //М.: Наука, 1973. 416с.
  5. https://directory.eoportal.org/web/eoportal/satellite-missions/s/smos
  6. Kutuza, B.G., Zagorin, G.K. Two-dimensional synthetic aperture millimeter-wave radiometric interferometer for measuring full-component Stokes vector of emission from hydrometeors // Radio Science. 2003. Vol. 38. No. 5. P. 11-1 – 11-7.
  7. http://www.cosmoworld.ru/mirstation/mir/77KSEsince.shtml
  8. Catherine, S. May Engineering Evaluation of Multi-beam Satellite Antenna Boresight Pointing Using Land/Water Crossings // Master’s Thesis Defense, March 20, 2012 /University of Central Florida, Orlando, FL, Central Florida Remote Sensing Lab.
  9. Смирнов М.Т., Халдин А.А. Предварительные результаты экспериментов с СВЧ- радиометрическим комплексом L- диапазона на РС МКС //Совр. проблемы дист. зондирования Земли из космоса. ИКИ РАН. 2012. Т. 9. No. 2. С. 160.
  10. Данилычев М.В., Кутуза Б.Г., Калошин В.А., Мошков А.В. Использование радиометрии СВЧ- диапазона для измерения солености поверхностных вод Мирового океана //Журнал Радиоэлектроники. ISSN 1684-1719. 2015. №1. С. 1.
  11. Гурвич И.А., Пичугин М.К. Исследование характеристик интенсивных мезомасштабных циклонов над дальневосточными морями на основе спутникового мультисенсорного зондирования // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2013. Т.10. №1. С.51-59.
  12. Гурвич И.А., Митник М.Л., Митник Л.М. Статистические характеристики, структура и параметры мезомасштабных циклонов над Охотским морем по данным спутникового микроволнового и оптического зондирования // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2009. Вып. 6. № 2. С. 111-117.
  13. Заболотских Е.В., Митник Л.М., Бобылев Л.П. Сравнительная оценка существующих и перспективных методов исследования в области мониторинга и прогнозирования мезомасштабных циклонических вихрей, включая полярные циклоны // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2010. Т. 7. № 3. С. 23-29.
  14. Загорин Г.К., Кутуза Б.Г. Метод апертурного синтеза в интерферометрической СВЧ- радиометрии окружающей среды // Вопросы перспективной радиолокации (ред. А.В. Соколов). 2003. М.: Радиотехника. 464с.
  15. Поталова Е.Ю., Пермяков М.С., Клещёва Т.И. Мезомасштабная структура тропических циклонов в поле приводного ветра // Метеорология и гидрология. 2013. № 11. С. 22-29.
  16. Kossin, J. P., Schubert, W.H. Mesovortices, polygonal flow patterns, and rapid pressure falls in hurricane-like vortices // J. Atmos. Sci. 2001. Vol. 58. P. 2196-2209.
  17. Покровская И.В., Шарков Е.А. Тропические циклоны и тропические возмущения Мирового океана: хронология и эволюция. Версия 3.1 (1983-2005) // М.: Полиграф сервис, 2006. 728с.
  18. http://www.remss.com/missions/ssmi
  19. Ермаков Д.М., Чернушич А.П., Шарков Е.А., Шрамков Я.Н. Возможности построения краткосрочных глобальных радиотепловых изображений системы океан-атмосфера на базе программной платформы Stream Handler // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2011. Т. 8. №3. С. 9-16.
  20. Wimmers, A.J., Velden, C.S. Seamless advective blending of total precipitable water retrievals from polar-orbiting satellites // J. Appl. Meteor. Climatol. 2011. Vol. 50. No. 5. P. 1024-1036.
  21. Бородин Л.Ф., Кирдяшев К.П., Стаканкин Ю.П., Чухланцев А.А. Применение СВЧ радиометрии для обнаружения лесных пожаров // Радиотехника и электроника. 1976. Т. 21. № 9. С. 1945-1950.
  22. Саворский В.П., Каевицер В.И., Кибардина И.Н., Маклаков С.М., Панова О.Ю., Чухланцев А.А. СВЧ радиометрическая модель очага возгорания лесного пожара // Совр. проблемы дист. зондирования Земли из космоса. 2012. Т. 9. №1. С. 137.
  23. Кибардина И.Н., Саворский В.П., Кузнецов О.О., Маклаков С.М., Панова О.Ю., Чухланцев А.А. Развитие СВЧ- радиометрической модели очага пламени лесного пожара // Совр. проблемы дист. зондирования Земли из космоса. 2013. Т. 10. №4. С. 79.

Использование L-диапазона в спутниковой СВЧ-радиометрии морской поверхности / The application of L-band in satellite microwave radiometry of the sea surface

Данилычев М.В. / Danilychev, M.V.
Институт радиотехники и электроники им. В. А. Котельникова РАН; Российский новый университет / RUS Институт радиотехники и электроники им. В. А. Котельникова РАН; Российский новый университет
Кутуза Б. Г. / Kutuza, B.G.
Институт радиотехники и электроники им. В. А. Котельникова РАН; Российский новый университет / RUS Институт радиотехники и электроники им. В. А. Котельникова РАН; Российский новый университет
Мошков А. В. / Moshkov, A.V.
Институт радиотехники и электроники им. В. А. Котельникова РАН / RUS Институт радиотехники и электроники им. В. А. Котельникова РАН
Смирнов М. Т. / Smirnov, M.T.
Институт радиотехники и электроники им. В. А. Котельникова РАН / RUS Институт радиотехники и электроники им. В. А. Котельникова РАН
Выпуск в базе РИНЦ
DOI: 10.25210/jfop-1801-046053
Данилычев М.В., Кутуза Б. Г., Мошков А. В., Смирнов М. Т. Использование L-диапазона в спутниковой СВЧ-радиометрии морской поверхности // Физические основы приборостроения. 2018. Т. 7. № 1(27). С. 46–53.
Danilychev, M.V., Kutuza, B.G., Moshkov, A.V., Smirnov, M.T. The application of L-band in satellite microwave radiometry of the sea surface // Physical Bases of Instrumentation. 2018. Vol. 7. No. 1(27). P. 46–53.


Аннотация: Микроволновый L-диапазон позволяет проводить дистанционное измерение солености поверхностных вод средствами аэрокосмической радиометрии. В статье дается численная оценка характера и степени влияния основных факторов, определяющих особенности формирования собственной радиояркостной температуры морской поверхности в этом диапазоне. Приведенные данные способствуют более полному пониманию радиационно-геофизической модели и позволяют осознанно подходить к выбору параметров съемки, принципам конструирования аппаратуры, разработке достартовых версий алгоритмов обработки и соответствующих калибровочных процедур.
Abstract: Microwave L-band allows remote measurement of salinity of surface waters by means of aerospace radiometry. Numerical evaluation of the nature and extent of the influence of the main physical factors that determine the peculiarities of the formation of their own brightness temperature of sea surface in this range are discussed. Theseresultscontributetoamorecompleteunderstanding of radiation-geophysical model and allow specialists to consciously approach the selection of shooting options, theprinciplesofconstructionequipment, thedevelopment of pre-launch versions of the processing algorithms and the corresponding calibration procedures.
Ключевые слова: СВЧ-радиометрия, спутник, океан, соленость, remote sensing, microwave radiometry, satellite, ocean, СВЧ-радиометрия


Литература / References
  1. Данилычев М.В., Кравченко В.Ф., Кутуза Б.Г., Чуриков Д.В. Спутниковые СВЧ радиометрические комплексы дистанционного зондирования Земли. Современное состояние и тенденции развития // Физические основы приборостроения. 2014. Т.3. №1. С.3-25. doi: 10.25210/jfop-1401-003025
  2. Данилычев М.В., Масюк В.М., Лачихин А.В. Использование многолучевых систем панорамного типа в спутниковой СВЧ-радиометрии //Вопросы радиоэлектроники. 2017. № 6. С. 11-19.
  3. Данилычев М.В., Ермаков Д.М., Саворский В.П., Кутуза Б.Г. Использование многолучевых систем в составе бортового радиометрического комплекса // Труды ХI Всероссийской научно-технической конференции “Радиолокация и радиосвязь”, 27-29 ноября 2017г. М.: JRE – ИРЭ им. В.А.Котельникова РАН. 2017. С. 241-246.
  4. Sasaki, Y., et al. The dependence of sea-surface microwave emission on wind speed, frequency, incidence angle, and polarization over the frequency range from 1 to 40 GHz // IEEE Trans. Geosci. Remote Sens. 1987. Vol. GE-25. No. 2. P. 138.
  5. Lagerloef, G.S.E., Swift, C.T., and Le Vine, D.M. Sea surface salinity: The next remote sensing challenge // Oceanography. 1995. Vol. 8. No. 2. P. 44.
  6. Lagerloef, G.S.E., Swift, C.T., and Le Vine, D.M. Sea surface salinity: The next remote sensing // IEEE Trans. Geosci. Remote Sens. 2004. Vol. 42. No. 10. P. 2196.
  7. Etcheto, J., Dinnat, E.P., Boutin, J., et al. Wind speed effect on L-band brightness temperature inferred from EuroSTARRS and WISE 2001 Field Experiments // IEEE Trans. Geosci. Remote Sens. 2004. Vol. 42. No. 10. P. 2206.
  8. Meyer, F.J., Nicoll, J.B. Prediction, detection, and correction of Faraday rotation in full-polarimetric L-band SAR data // IEEE Trans. Geosci. Remote Sens. 2008. Vol. 46. No. 10. P. 3076.
  9. Кутуза Б.Г., Мошков А.В. Влияние фарадеевского вращения плоскости поляризации в ионосфере при измерении из космоса радиоизлучения поверхности океана // Исследование Земли из космоса. 1988. №5. C. 94-98.
  10. Ulaby, F.T., Moore, R.K., and Fung, A.K. Microwave remote sensing, active and passive // L.: Addison Wesley Publ. Comp. 1992. Vol. 1-3.
  11. Данилычев М.В. Рассеяние СВЧ-радиоизлучения Солнца на взволнованной поверхности моря: Дис. канд. физ.-мат. наук: 01.04.03. Москва. 2003. 145 c. РГБ ОД, 61:04-1/465.
  12. Данилычев М.В., Евтушенко А.В., Кутуза Б.Г., Лотов А.И., Николаев А.Г. Рассеяние СВЧ-радиоизлучения Солнца на шероховатостях взволнованной морской поверхности // Радиотехника и электроника. 1993. Т. 38. №2. С. 273-278.
  13. Danilytchev, M.V., Kutuza, B.G., and Nikolaev, A.G. The Application of Sea Wave Slope Distribution Empirical Dependencies in Estimation of Interaction Between Microwave Radiation and Rough Sea Surface // IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing. February 2009. Vol. 47. No. 2. IGRSD2. ISSN 0196-2892. P. 652-661.
  14. Данилычев М.В., Кутуза Б.Г., Николаев А.Г. Использование метода Кирхгофа для практических расчетов в микроволновой радиометрии взволнованной морской поверхности // Радиотехника и электроника. 2009. Т. 54. № 8. С. 915-926.
  15. http://www.ngdc.noaa.gov Solar- Geophysical Data reports. //NOAA’s National Geophysical Data Center (NGDC), Boulder, Colorado, USA,1988-2011.
  16. Смирнов М.Т., Данилычев М.В. Анализ вклада радиоизлучения спокойного Солнца в тепловое излучение морской поверхности в L-диапазоне // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. ИКИ РАН. 2011. Т. 8. № 3. С. 33-37.
  17. Данилычев М.В., Кутуза Б.Г., Смирнов М.Т. Роль Солнца в СВЧ-радиометрии системы “океан-атмосфера” // Журнал радиоэлектроники. ISSN 1684-1719. Июнь 2011. №6. С. 1-29.

Исследование влияния ионосферы на распространениеэлектромагнитных волн P-диапазона / Investigation of the Influence of the Ionosphereon the Propagation of P-band Electromagnetic Waves

Бова Ю. И. / Bova, Yu.Ig.
Российский новый университет / RUS Российский новый университет
Крюковский А. С. / Kryukovsky, A.S.
Российский новый университет / RUS Российский новый университет
Кутуза Б. Г. / Kutuza, B.G.
Институт радиотехники и электроники им. В. А. Котельникова РАН; Российский новый университет / RUS Институт радиотехники и электроники им. В. А. Котельникова РАН; Российский новый университет
Лукин Д. С. / Lukin, D.S.
Российский новый университет / RUS Российский новый университет
Стасевич В. И. / Stasevich, V.Ig.
ООО «НПП Робис» / RUS ООО «НПП Робис»
Выпуск в базе РИНЦ
DOI: 10.25210/jfop-1801-054061
Бова Ю. И., Крюковский А. С., Кутуза Б. Г., Лукин Д. С., Стасевич В. И. Исследование влияния ионосферы на распространениеэлектромагнитных волн P-диапазона // Физические основы приборостроения. 2018. Т. 7. № 1(27). С. 54–61.
Bova, Yu.Ig., Kryukovsky, A.S., Kutuza, B.G., Lukin, D.S., Stasevich, V.Ig. Investigation of the Influence of the Ionosphereon the Propagation of P-band Electromagnetic Waves // Physical Bases of Instrumentation. 2018. Vol. 7. No. 1(27). P. 54–61.


Аннотация: Методом бихарактеристик исследованы особенности влияния ионосферы Земли на распространение радиоволн P-диапазона. Получены оценки величин угла фарадеевского вращения в зависимости от взаимной ориентации лучевых траекторий и вектора напряженности внешнего магнитного поля, набег фазы и рефракционные ошибки.
Abstract: The features of the influence of the Earth’s ionosphere on the propagation of P-band radio waves have been studied using bicharacteristics. The estimates of the Faraday rotation angle as a function of the mutual orientation of the ray trajectories and the intensity vector of the external magnetic field are obtained, the phase shift and refractive errors are investigated.
Ключевые слова: бихарактеристиче- ская система, ионосфера, отклонение фазы, фарадеев- ское вращение, P-диапазон, radio waves, bicharacteristic system, ionosphere, phase deviation, Faraday rotation, бихарактеристиче- ская система


Литература / References
  1. Андреева Е.С., Крюковский А.С., Куницын В.Е., Лукин Д.С., Растягаев Д.В., Кирьянова К.С. Моделирование лучевой и каустической структуры электромагнитных полей по данным радиотомографии ионосферы в окрестности экваториальной аномалии // «Распространение радиоволн», сб.докл. ХХIII Всероссийской научной конференции. (23-26.05.2011; Йошкар-Ола) / Йошкар-Ола: Марийский государственный технический университет. 2011. Т. 3. С. 288-291.
  2. Kutuza, B.G., Kalinkevitch, A.A., Ephimov, A.I., Vostrov, E.A., and Dzenkevitch, A.B. Application of SAR Operating at P-band for Space Experiments // EUSAR’96: Proceedings. Germany, Konigswinter, 1996. P. 309-313.
  3. ГОСТ 25645.146-89 Ионосфера Земли. Модель глобального распределения концентрации, температуры и эффективной частоты соударений электронов. Часть 1. Таблицы параметров. М.: Издательство стандартов, 1990 год. 30 с.
  4. Казанцев А.Н., Лукин Д.С., Спиридонов Ю.Г. Метод исследования распространения радиоволн в неоднородной магнитоактивной ионосфере // Космические исследования. 1967. Т. 5. Вып. 4. С. 593-600.
  5. Крюковский А.С., Лукин Д.С., Кирьянова К.С. Метод расширенной бихарактеристической системы при моделировании распространения радиоволн в ионосферной плазме // Радиотехника и электроника. 2012. Т. 57. № 9. С. 1028-1034.
  6. Крюковский А.С., Лукин Д.С., Растягаев Д.В., Скворцова Ю.И. Математическое моделирование распространения частотно-модулированных радиоволн в ионосферной плазме // Радиотехника и электроника. 2015. Т. 60. № 10. С. 1001-1009.
  7. Бова Ю.И., Крюковский А.С., Лукин Д.С. Моделирование распространения частотно-модулированного излучения в анизотропной ионосферной плазме // Электромагнитные волны и электронные системы. 2017. Т. 22. № 5. С. 4-11.
  8. Крюковский А.С., Скворцова Ю.И. Математическое моделирование распространения радиоволн в нестационарной плазме с учетом кривизны поверхности Земли и ионосферных слоёв // Вестник Российского нового университета. Серия: Сложные системы: модели, анализ и управление. 2016. № 1-2. С. 34-40.
  9. Дэвис К. Радиоволны в ионосфере. М.: Мир, 1973. 502 с.
  10. Кутуза Б.Г., Мошков А.В. Влияние фарадеевского вращения плоскости поляризации в ионосфере при измерении их космоса радиоизлучения поверхности океана // Исследование Земли из космоса. 1988. № 5. С. 94-98.

Мультиспектральные поляризационные характеристики уходящего микроволновогоизлучения дождевых осадков / Multispectral polarization features of the outgoing microwave radiation of the rain

Илюшин Я.А. / Ilyushin, Ya.A.
Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова / RUS Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова
Кутуза Б.Г. / Kutuza, B.G.
Институт радиотехники и электроники им. В. А. Котельникова РАН; Российский новый университет / RUS Институт радиотехники и электроники им. В. А. Котельникова РАН; Российский новый университет
Выпуск в базе РИНЦ
DOI: 10.25210/jfop-1801-062072
Илюшин Я.А., Кутуза Б.Г. Мультиспектральные поляризационные характеристики уходящего микроволновогоизлучения дождевых осадков // Физические основы приборостроения. 2018. Т. 7. № 1(27). С. 62–72.
Ilyushin, Ya.A., Kutuza, B.G. Multispectral polarization features of the outgoing microwave radiation of the rain // Physical Bases of Instrumentation. 2018. Vol. 7. No. 1(27). P. 62–72.


Аннотация: В работе обсуждаются вопросы формирования и регистрации пространственного и углового распределения теплового радиоизлучения дождевых осадков в микроволновом диапазоне. Проводится численное моделирование переноса теплового радиоизлучения в трехмерной дождевой ячейке при различной интенсивности осадков с учетом несферической формы падающих дождевых капель и распределения их по размерам. Показана определяющая роль трехмерной неоднородности полей дождевых осадков в формировании поля их собственного теплового радиоизлучения в микроволновом диапазоне.
Abstract: In the present paper, the problems of formation and observation of spatial and angular distribution of thermal radiation of raining atmosphere in the millimeter wave band are addressed. Radiative transfer of microwave thermal radiation in three-dimensional dichroic medium is simulated numerically. Governing role of three dimensional cellular inhomogeneity of the precipitating atmosphere in the formation of thermal radiation field is shown.
Ключевые слова: миллиме- тровые волны, радиометрия, радиозондирование, атмосфера, осадки, radiative transfer, millimeter waves, atmosphere, precipitation, миллиме- тровые волны


Литература / References
  1. Battaglia, A., Davis, C.P., Emde, C., and Simmer, C. Microwave Radiative Transfer Intercomparison Study for 3-D Dichroic Media // Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer. 2007. Vol. 105. No. 1. P. 55-67.
  2. Roberti, L., Haferman, J., and Kummerow, C. Microwave Radiative Transfer Through Horizontally Inhomogeneous Precipitating Clouds // Journal of Geophysical Research. 1994. Vol. 99. No. D8. P. 16.707-16.718.
  3. Башаринов А. Е., Гурвич А. С., Егоров Т. С. Радиоизлучение Земли, как планеты, М.: Наука, 1974. 188 с.
  4. Spencer, R. W., Goodman, H. M., and Hood, R. E. Precipitation Retrieval Over Land and Ocean with the SSM/I: Identification and Characteristics of the Scattering Signal // J. Oceanic Technol. 1989. Vol. 6. P. 254-273.
  5. Каргин Б. А., Краснокутская Л. Д., Фейгельсон Е. М. Отражение и поглощение лучистой энергии Солнца облачными слоями // Изв. АН СССР, Физика атмосферы и океана. 1972. Т. 8. № 5. С. 505-517.
  6. McKee, T. B., and Cox, S.K. Scattering of Visible Radiaiton by Finite Clouds // J. Atmos, Sci. 1974. No. 31. P. 1885-1892.
  7. Weinman, J. A., Davies, R. Thermal Microwave Radiances From Horizontally Finite Clouds of Hydrometeors // J. Geophys. Res. 1978. Vol. 83. No. C6. P. 3099-3107, Doi:10.1029/JC083iC06p03099.
  8. Tao W.K., Simpson, J., and Soong, S.T. Statistical Properties of a Cloud Ensemble: a Numerical Study // J. Atmos. Sci. 1987. No. 44. P. 3175-3187.
  9. Tripoli, G. J. A Nonhydrostatic Mesoscale Model Designed to Simulate Scale Interaction // Mon. Wea. Rev. 1992. No. 120. P. 1342-1359.
  10. Haferman, J. L., Krajewski, W. F., and Smith, T. F. Three-Dimensional Aspects of Radiative Transfer in Remote Sensing of Precipitation: Application to the 1986 COHMEX Storm // J. Appl. Meteorol. Dec. 1994. Vol. 33. No. 12. P. 1609-1622.
  11. Liu, Q., Simmer, C., Ruprecht, E. Three-Dimensional Radiative Transfer Effects of Clouds in the Microwave Spectral Range // Journal of Geophysical Research Atmospheres. 1996. Vol. 101(D2). Art. No. 95JD03421. P. 4289-4298.
  12. Kummerow, C. Beamfilling Errors in Passive Microwave Rainfall Retrievals // J. Appl. Meteorol. Apr. 1998. Vol. 37. No. 4. P. 356-370.
  13. Bauer, P., Schanz, L., and Roberti, L. Correction of Three-Dimensional Effects for Passive Microwave Remote Sensing of Convective Clouds // J. Appl. Meteorol. Dec. 1998. Vol. 37. No. 12. P. 1619-1632.
  14. Hong, Y., Haferman, J. L., Olson, W. S., and Kummerow, C. D. Microwave Brightness Temperatures From Tilted Convective Systems // J. Appl. Meteorol. Jul. 2000. Vol. 39. No. 7. P. 983-998.
  15. Sung-Woo Kim, Dong-Bin Shin, and Yeji Choi. Effects of the Three-Dimensional Hydrometeor Distributions of Precipitating Clouds on Passive Microwave Rainfall Estimations // IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing 2016.
  16. Kummerow, C. On the Accuracy of the Eddington Approximation for Radiative Transfer in the Microwave Frequencies // J. Geophys. Res. Feb. 1993. Vol. 98. P. 2757-2765.
  17. Davis, C. P., Evans, K. F., Buehler, S. A., Wu, D. L., and Pumphrey, H. C.: 3-D Polarised Simulations of Space-Borne Passive mm/Sub-mm Midlatitude Cirrus Observations: a Case Study // Atmos. Chem. Phys. 2007. No. 7. P. 4149-4158. doi:10.5194/Acp-7-4149-2007.
  18. Atkinson, N.C. Calibration, Monitoring and Validation of AMSU-B // Advances in Space Research. 2001. Vol. 28. No. 1. P. 117-126.
  19. Buehler, S.A. Cloud Ice Water Submillimeter Imaging Radiometer (CIWSIR) Mission. 2005.
  20. Waters, J.W., Froidevaux, L., Harwood, R.S., Jarnot, R.F., Pickett, H.M., Read, W.G., Siegel, P.H., Cofield, R.E., Filipiak, M.J., Flower, D.A., Holden, J.R., Lau, G.K., Livesey, N.J., Manney, G.L., Pumphrey, H.C., Santee, M.L., Wu, D.L., Cuddy, D.T., Lay, R.R., Loo, M.S., Perun, V.S., Schwartz, M.J., Stek, P.C., Thurstans, R.P., Boyles, M.A., Chandra, K.M., Chavez, M.C., Chen, G.-S., Chudasama, B.V., Dodge, R., Fuller, R.A., Girard, M.A., Jiang, J.H., Jiang, Y., Knosp, B.W., Labelle, R.C., Lam, J.C., Lee, K.A., Miller, D., Oswald, J.E., Patel, N.C., Pukala, D.M., Quintero, O., Scaff, D.M., Van Snyder, W., Tope, M.C., Wagner, P.A., and Walch, M.J. The Earth Observing System Microwave Limb Sounder (EOS MLS) on the Aura Satellite // IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing. 2006. Vol. 44. No. 5. P. 1075-1092.
  21. Wilheit, T.T., Chang, A.T.C., Rao, M.S.V., Rogers, E.B., Theon, J.S. Satellite Technique for Quantitatively Mapping Rainfall Rates Over the Oceans // Journal of Applied Meteorology. 1977. Vol. 16. No. 5. P. 551-560.
  22. McCollum, J.R., Krajewski, W.F. Investigations of Error Sources of the Global Precipitation Climatology Project Emission Algorithm // Journal of Geophysical Research Atmospheres. 1998. Vol. 103. No. D22. Art. no. 98JD02580. P. 28711-28719.
  23. Lafont, D., Guillemet, B. Subpixel Fractional Cloud Cover and Inhomogeneity Effects on Microwave Beam-Filling Error // Atmospheric Research. 2004. Vol. 72. No. 1-4. P. 149-168.
  24. Mishchenko, M. I., Travis, L. D., and Lacis, A. A. Scattering, Absorption, and Emission of Light by Small Particles, Cambridge Univ. Press, New York. 2002.
  25. Evans, K. F. The Spherical Harmonics Discrete Ordinate Method for Three-Dimensional Atmospheric Radiative Transfer // J. Atmos. Sci. 1998. No. 55. P. 429-466.
  26. Haferman, J. L., Smith, T. F., and Krajewski, W. F. A Multi-Dimensional Discrete-Ordinates Method for Polarised Radiative Transfer. Part 1: Validation for Randomly Oriented Axisymmetric Particles // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 1997. No. 58. P. 379-398.
  27. Simmer, C. Handbuch Zu MWMOD, Kieler Strahlungstransport-Modell Fuer Den Mikrowellenbereich. 1993.
  28. Schulz, F. M., and Stamnes, K. Angular Distribution of the Stokes Vector in a Plane-Parallel, Verically Inhomogeneous Medium in the Vector Discrete Ordinate Radiative Transfer // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2000. No. 65. P. 609-620.
  29. Emde, C., Buehler, S.A., Davis, C., Eriksson, P., Sreerekha, T. R., and Teichmann, C. A Polarized Discrete Ordinate Scattering Model for Simulations of Limb and Nadir Long-Wave Measurements in 1-D/3-D Spherical Atmospheres // J. Geophys. Res. 2004. No. 109. D24207. Doi:10.1029/2004JD005140.
  30. Sreerekha, T. R., Buehler, S. A., and Emde, C. A Simple New Radiative Transfer Model for Simulating the Effect of Cirrus Clouds in the Microwave Spectral Region // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2002. No. 75. P. 611-624.
  31. Evans, K.F., Walter, S.J., Heymsfield, A.J., and McFarquhar, G.M. Sub-Millimeter-Wave Cloud Ice Radiometer: Simulations of Retrieval Algorithm Performances // J. Geophys. Res. 2002. No. 107(D3).
  32. Czekala, H. Effects of Ice Particle Shape and Orientation on Polarized Microwave Radiation for Off-Nadir Problems // Geophys. Res. Lett. 1998. No. 25. P. 1669-1672.
  33. Czekala, H. Discrimination of Cloud and Rain Liquid Water Path by Ground-Based Polarized Microwave Radiometry // Proceedings of the Eighth Specialist Meeting on Microwave Radiometry and Remote Sensing Applications. Rome. Italy. 2004.
  34. Liu, Q., Simmer, C. Polarization and Intensity in Microwave Radiative Transfer // Beitr. Phys. Atmos. 1996. No. 69. P. 535-45.
  35. Evans, K.F., Stephens, G.L. Microwave Radiative Transfer Through Clouds Composed of Realistically Shaped Ice Crystals. II. Remote Sensing of Ice Clouds // J. Atmos. Sci. 1995. No. 52. P. 2058-2072.
  36. Davis, C. A New 3-D Polarized Radiative Transfer Model for Remote Sensing in Cloudy Atmosphere. In: Proceedings of the Eighth Specialist Meeting on Microwave Radiometry and Remote Sensing Applications. Rome. Italy. 2004.
  37. Evans, K.F., Stephens, G.L. A New Polarized Atmospheric Radiative Transfer Model // JQSRT. 1991. No. 46. P. 413-423.
  38. Wauben, W.M.F., Hovenier, J.W. Polarized Radiation of an Atmosphere Containing Randomly-Oriented Spheroids // JQSRT. 1992. No. 47. P. 491-504.
  39. Roberti, L., Kummerow, C. Monte Carlo Calculations of Polarized Microwave Radiation Emerging From Cloud Structures // J. Geophys. Res. 1999. No. 104. P. 2093-2104.
  40. Tsang, L., Kong, J.A., Shin, R.T. Theory of Microwave Remote Sensings’ Guide. New York: Wiley-Interscience. 1989.
  41. Battaglia, A., Kummerow, C. Forward Montecarlo Computations of Polarized Microwave Radiation // Proceedings of the 13th International Conference on Clouds and Precipitation, Reno Area, Nevada, USA. 2000. P. 256-259.
  42. Battaglia, A., Mantovani, S. Forward Monte Carlo Computations of Fully Polarized Microwave Radiation in Non-Isotropic Media // Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer. 2005. No. 95. P. 285-308.
  43. Davis, C.E., Harwood, R. A 3-D Polarized Reversed Monte Carlo Radiative Transfer Model for Millimeter and Submillimeter Passive Remote Sensing in Cloudy Atmospheres // IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing. May 2005. Vol. 43. No. 5. P. 1096-1101. Doi: 10.1109/TGRS.2004.837505
  44. Ilyushin, Y.A., Kutuza, B.G., Sprenger, A.A., and Merzlikin, V.G. Intensity and Polarization of Thermal Radiation of Three-Dimensional Rain Cells in the Microwave Band // AIP Conference Proceedings. 2017. Vol. 1810. Paper No. 040003.
  45. Czekala, H., Simmer, C. Microwave Radiative Transfer with Nonspherical Precipitating Hydrometeors // Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer. 1998. Vol. 60. No. 3. P. 365-374.
  46. Begum, S., Otung, I. E. Rain Cell Size Distribution Inferred From Rain Gauge and Radar Data in the UK // Radio Sci. 2009. Vol. 44. P. RS2015. Doi:10.1029/2008RS003984.
  47. Tsintikidis, D., Haferman, J.L., Anagnostou, E.N., Krajewski, W.F., and Smith, T. F. Neural Network Approach to Estimating Rainfall From Spaceborne Microwave Data // IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing. 1997. Vol. 35 No. 5. P. 1079-1093.
  48. Ulaby, F. T., Moore, R. K., and Fung, A. K. Microwave Remote Sensing, Active and Passive. Vol. 1. Addison-Wesley, Reading, MA, 1981.
  49. Евтушенко А. В., Загорин Г. К., Кутуза Б. Г., Собачкин А. А., Хорнбостел А., Шрот А. Определение вектора Стокса собственного и рассеянного СВЧ излучения атмосферы с осадками // Известия Академии наук. Физика атмосферы и океана. 2002. Т. 38. № 4. С. 529-536.
  50. Аквилонова А. Б., Кутуза Б. Г. Радиотепловое излучение облаков // Радиотехника и электроника. 1978. Т. 23. №9. С. 1792-1806.
  51. Czekala, H., Havemann, S., Schmidt, K., Rother, T., Simmer, C. Comparison of Microwave Radiative Transfer Calculations Obtained with Three Different Approximations of Hydrometeor Shape // Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer. 1999. Vol. 63. No. 2-6. P. 545-558.
  52. Башаринов А. Е., Кутуза Б. Г. Определение температурной зависимости времени релаксации молекул воды в облаках и возможности оценки эффективной температуры капельных облаков по СВЧ радиометрическим измерениям // Изв. ВУЗов, Радиофизика. 1974. Т.XVII. № 1. C. 52-57.
  53. Moroz, A. Improvement of Mishchenko’s T-Matrix Code for Absorbing Particles // Appl. Opt. 2005. Vol. 44. P. 3604-3609.
  54. Лебедев В. И. Квадратурные формулы для сферы 25-29 порядка точности // Сибирский математический журнал. 1977. Т. 18. № 1. С. 132-142.
  55. Рихтмайер Р., Мортон К. Разностные методы решения краевых задач. М.: Мир, 1972. 418 c.
  56. Воеводин Вл.В., Жуматий С. А., Соболев С. И., Антонов А. С., Брызгалов П. А., Никитенко Д. А., Стефанов К. С., Воеводин Вад.В. Практика суперкомпьютера “Ломоносов” // Открытые системы. М.: Издательский дом “Открытые системы”. 2012. № 7. С. 36-39.

Учет дифракционного ослабления на трассахраспространения радиоволн в условиях городской застройки / Calculation of Diffraction Attenuation on Radio Waves Propagation Paths in Urban Environment

Весник М.В. / Vesnik, M.V.
Институт радиотехники и электроники им. В. А. Котельникова РАН / RUS Институт радиотехники и электроники им. В. А. Котельникова РАН
Выпуск в базе РИНЦ
DOI: 10.25210/jfop-1801-073079
Весник М.В. Учет дифракционного ослабления на трассахраспространения радиоволн в условиях городской застройки // Физические основы приборостроения. 2018. Т. 7. № 1(27). С. 73–79.
Vesnik, M.V. Calculation of Diffraction Attenuation on Radio Waves Propagation Paths in Urban Environment // Physical Bases of Instrumentation. 2018. Vol. 7. No. 1(27). P. 73–79.


Аннотация: Предложен подход к построению детерминированной теории распространения радиоволн в условиях городской застройки. Задача решается при помощи объединения элементов теории распространения радиоволн, теории дифракции и теории антенн. Результирующие формулы обладают большей точностью и быстродействием по сравнению с другими теориями.
Abstract: An approach is proposed for constructing a deterministic theory for the radio waves propagation in urban environment. The problem is solved by combining the elements of the radio waves propagation theory, the theory of diffraction and the antenna theory. Resulting formulas are more accurate and have higher operating speed in comparison with known theories.
Ключевые слова: распространение электромагнитных волн, геометрическая оптика, физическая оптика, физиче- ская теория дифракции, высокочастотные методы, среда городской застройки, electromagnetic diffraction, electromagnetic propagation, geometrical optics, physical optics, physical theory of diffraction, high frequency methods, распространение электромагнитных волн


Литература / References
  1. Andersen, J.B., Rappaport, T.S., and Youshida, S. Propagation Measurment and Models for Wireless Communicatios Channels // IEEE Communications Magazine. Vol. 33. No.1. January 1995. P. 42-49.
  2. Sarkar, T.K., Zhong, Ji, Kyungjung Kim, Medouri, A., and Salazar-Palma, M. A Survey of Various Propagatio Models for Mobile Communication // IEEE Antennas and Propagation Magazine. Vol. 45. No. 3. June 2003.
  3. Son, H., Myung, N. A Deterministic Ray Tube Method for Microcellular Wave Propagation Prediction Model // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. Vol. AP-47. No. 8. August 1999. P. 1344-1350.
  4. Okumura, J. et al. Field strength and its variability in VHF and UHF land mobile radio service // Rev. Inst. Elec. Eng. 1968. Vol. 16. No. 9-10. P.825-873.
  5. Hata, M. Empirical formula for propagation loss in land mobile radio services // IEEE Trans. Veh. Technol. 1980. Vol. VT-29. No. 3. P. 317-325.
  6. Пономарев Г.А., Куликов А.М., Тельпуховский Е.Д. Распространение УКВ в городе. Томск: МП “Раско“, 1991. 222 с.
  7. Liebenow, U. et al. Theoretical and practical investigations of propagation in microcells // COST 231 T9 (90) 120. Dec. 1990.
  8. Панченко В.Е., Ерохин Г.А., Гайнутдинов Т.А., Кочержевский В.Г., Шорин О.А. Сочетание статистических и детерминистских методов расчета радиополя в городских условиях // Электросвязь. 1998. № 4. С. 31-33.
  9. Лаврентьев Ю.В., Соколов А.В., Федорова Л.В. Экспериментальные исследования отражения и рассеяния миллиметровых волн от шероховатых поверхностей зданий // Радиотехника и электроника. 1990. Т. 35. № 3. С. 650.
  10. Куликов А.Н., Лаврентьев Ю.В., Пономарев Г.А., Сильвинский С.В., Соколов А.В., Тельпуховский Е.Д., Федорова Л.В., Фортес В.Б. Распространение ультракоротких волн в городах. Итоги науки и техники, сер. Радиотехника, 1991. Т. 42. 196 с.
  11. Долуханов М.П. Распространение радиоволн. М.: Связь, 1972. 336с.
  12. Басс Ф.Г., Фукс И.М. Рассеяние волн на статистически неровной поверхности. М.: Наука, 1972. 424с.
  13. Бреховских Л.М. Волны в слоистых средах. М.: Наука, 1973
  14. Уфимцев П.Я., Дифракция электромагнитных волн на черных телах и на полупрозрачных пластинах // Известия высших учебных заведений. Радиофизика. 1968. Т.11. №6. С. 912-931.
  15. Vesnik, M.V., Ufimtsev, P.Y. An Asymptotic Feature of Corner Waves Scattered by Polygonal Plates // Electromagnetics. Vol. 12. No. 3-4. P. 265-272. Jul.-Dec. 1992.
  16. Vesnik, M.V. Elimination of Infinites in Diffraction Coefficients of Physical Optics Current’s Components for a Shadow Contour of a Scatterer // Proceedings of the 1995 International Symposium on Electromagnetic Theory. P. 407-409. St. Petersburg, Russia, May 23-26, 1995.
  17. Gordon, W.B. Far field approximations to the Kirchhoff-Helmholtz representations of scattered fields // IEEE Trans. A&P. 1975. Vol. AP-23. P. 590-592.
  18. Весник М.В. Построение эвристических дифракционных коэффициентов в аналитических решениях задач рассеяния волновых полей разной физической природы на плоских многоугольных пластинах со сложными граничными условиями // Радиотехника и электроника. 2014. Т. 59. №6. С. 543-551.
  19. Весник М.В. О возможности построения уточненного эвристического решения в задаче дифракции на плоском угловом секторе // Радиотехника и электроника. 2011. Т. 56. № 5. С. 573-586.
  20. Vesnik, M.V. Efficiency of Different Heuristic Approaches to Calculation of Electromagnetic Diffraction by Polyhedrons and other Scatterers // Radio Science. Vol. 49. Iss. 10. October 2014. P. 945-953. doi: 10.1002/2014RS005520
  21. Vesnik, M.V. The Method of the Generalized Eikonal. New Approaches in the Diffraction Theory. Walter de Gruyter GmbH. Berlin/Boston, 2015. ISBN 978-3-11-031112-9
  22. Весник М.В., «Физическая интерпретация математически строгого решения задачи дифракции при помощи эвристических формул // Современная математика. Фундаментальные направления. 2016. Т. 62. С. 32-52.
  23. Весник М.В. Эвристическое выражение для дифракционного коэффициента полупрозрачной полуплоскости // Сборник трудов III Всероссийской микроволновой конференции. ИРЭ им. В.А.Котельникова РАН. 25-27 ноября 2015. С. 281-285.
  24. Уфимцев П.Я. Метод краевых волн в физической теории дифракции. М.: Сов. радио, 1962. 243с.
  25. Уфимцев П.Я. Теория дифракционных краевых волн в электродинамике. Введение в физическую теорию дифракции / Пер. с англ. 2-е изд., испр. и доп. М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2012. 372с.
  26. Уфимцев П.Я. Основы физической теории дифракции. М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2009.
  27. Vesnik, M. V. Analytical heuristic solution for the problem of elastic wave diffraction by a polygonal flat 3D scatterer // Abstracts of International conference Days on Diffraction 2013. St. Petersburg. May 27-31, 2013. P. 89.

Экспериментальное исследование беспроводной сети прямохаотических сверхширокополосных приемопередатчиков для мобильных объектов / Experimental Study of Wireless Ultrawideband Direct Chaotic Transceiver Networkfor Mobile Objects

Дмитриев А. С. / Dmitriev, A.S.
Институт радиотехники и электроники им В. А. Котельникова РАН / RUS Институт радиотехники и электроники им В. А. Котельникова РАН
Ицков В. В. / Itskov, V.V.
Московский физико-технический институт (ГУ) / RUS Московский физико-технический институт (ГУ)
Попов М. Г. / Popov, M.G.
Московский физико-технический институт (ГУ) / RUS Московский физико-технический институт (ГУ)
Петросян М. М. / Petrosyan, M.M.
Московский физико-технический институт (ГУ) / RUS Московский физико-технический институт (ГУ)
Рыжов А. И. / Ryzhov, A.I.
Институт радиотехники и электроники им В. А. Котельникова РАН / RUS Институт радиотехники и электроники им В. А. Котельникова РАН
Выпуск в базе РИНЦ
DOI: 10.25210/jfop-1801-080090
Дмитриев А. С., Ицков В. В., Попов М. Г., Петросян М. М., Рыжов А. И. Экспериментальное исследование беспроводной сети прямохаотических сверхширокополосных приемопередатчиков для мобильных объектов // Физические основы приборостроения. 2018. Т. 7. № 1(27). С. 80–90.
Dmitriev, A.S., Itskov, V.V., Popov, M.G., Petrosyan, M.M., Ryzhov, A.I. Experimental Study of Wireless Ultrawideband Direct Chaotic Transceiver Networkfor Mobile Objects // Physical Bases of Instrumentation. 2018. Vol. 7. No. 1(27). P. 80–90.


Аннотация: Рассматривается задача создания и экспериментального исследования беспроводной сверхширокополосной прямохаотической сети связи, приемопередатчики которой расположены на подвижных роботах (мобильных платформах). Для решения поставленной задачи предлагаются и реализовываются два варианта колесных платформ и платформа на основе беспилотного летательного аппарата – квадрокоптера. Проводятся серии экспериментов по самоконфигурации, самоорганизации и самовосстановлению беспроводных СШП сетей статического и мобильного типа. Устанавливаются характерные времена «переконфигурации» сети при ее структурных изменениях Показана практическая работоспособность предложенных алгоритмов и технических решений.
Abstract: The problem of creation and experimental research of wireless UWB direct chaotic network (where transceiver nodes were placed on the mobile platforms) is considered in this article. Two options of wheeled platforms and a platform based on a UAV (quadrocopter) are proposed and realized to solve this task. A series of experiments is carried out to test the algorithms of self-configuration, self-organization and self-reconstruction of wireless UWB network for static and mobile scenarios. The characteristic times of «reconfiguration» are set during its structural changes. Practical applicability of the introduced algorithms and technical solutions are shown.
Ключевые слова: прямохаотиче- ская схема связи, СШП радиосвязь, wireless networks, direct chaotic communications, прямохаотиче- ская схема связи


Литература / References
  1. Грингард С. Интернет вещей. М.: Альпина. 2016. 186 с. (Greengard, S. The Internet of Things. MIT Press. 2015.)
  2. Internet of Things vs. Internet of Everything: What’s the Difference? ABI Research. 2014. 10 p.
  3. the Internet of Robotic Things. https://www.abiresearch.com/marketresearch /product/1019712-the-internet-of-robotic-things/ (доступ: 12 октября 2016).
  4. Gartner Says By 2020, a Quarter Billion Connected Vehicles Will Enable New In-Vehicle Services and Automated Driving Capabilities. http://www.gartner.com/newsroom/id/2970017 (доступ: 12 октября 2016).
  5. Гуляев Ю. В., Дмитриев А. С., Лазарев В. А., Мохсени Т. И., Попов М. Г. Взаимодействие и навигация роботов на основе сверхширокополосной прямохаотической связи // Радиотехника и Электроника. 2016. Т. 61. № 8. С. 765-772. DOI: 10.7868/S0033849416080040
  6. Дмитриев А. С., М. Ю. Герасимов М. Ю., Ицков В. В., Лазарев В. А., Попов М. Г., Рыжов А. И. Активные беспроводные сверхширокополосные сети на основе хаотических радиоимпульсов. // Радиотехника и Электроника. 2016. Т. 62. № 4. С. 354-363.
  7. Дмитриев А. С., Мохсени Т. И., Попов М. Г. Беспроводные активные сети на основе сверхширокополосных хаотических радиоимпульсов // Электронные компоненты. 2016. № 11. С. 96-100.
  8. Отчёт о ПНИИ «Создание программно-аппаратных средств инфо-коммуникационной инфраструктуры для малых населённых пунктов на основе подхода сверхширокополосных беспроводных программно-конфигурируемых сетей». № ГР 114122470036. 2015. 36 с.
  9. Шутко А. М. СВЧ-радиометрия водной поверхности и почвогрунтов. М.: Наука, 1986.
  10. Armand, N.A., Polyakov, V.M. Radio Propagation and Remote Sensing of the Environment. N.Y.: CRC Press, 2005.
  11. Кутуза Б. Г., Данилычев М. В., Яковлев О. И. Спутниковый мониторинг Земли: микроволновая радиометрия атмосферы и поверхности. М.: URSS, 2015.
  12. Шарков Е. А. Радиотепловое дистанционное зондирование Земли: физические основы. Т. 1. М: ИКИ РАН, 2014.
  13. Гуляев Ю. В., Дмитриев А. С., Ицков В. В., Петросян М. М., Рыжов А. И., Уваров А. В. Экспериментальная ячейка приемника радиосвета // Письма в ЖТФ. 2018 (в печати).

Сверхширокополосная беспроводная сенсорная сеть для передачи непрерывных потоков данных / Ultra-Wide-Band Wireless Sensor Network for Transmission of Streaming Data

Андреев Ю.В. / Andreyev, Yu.V.
Московский физико-технический институт (ГУ) / RUS Московский физико-технический институт (ГУ)
Кузьмин Л.В. / Kuzmin, L.V.
Институт радиотехники и электроники им. В. А. Котельникова РАН / RUS Институт радиотехники и электроники им. В. А. Котельникова РАН
Попов М.Г. / Popov, M.G.
Московский физико-технический институт (ГУ) / RUS Московский физико-технический институт (ГУ)
Рыжов А.И. / Ryshov, A.I.
Институт радиотехники и электроники им. В. А. Котельникова РАН / RUS Институт радиотехники и электроники им. В. А. Котельникова РАН
Выпуск в базе РИНЦ
DOI: 10.25210/jfop-1801-091102
Андреев Ю.В., Кузьмин Л.В., Попов М.Г., Рыжов А.И. Сверхширокополосная беспроводная сенсорная сеть для передачи непрерывных потоков данных // Физические основы приборостроения. 2018. Т. 7. № 1(27). С. 91–102.
Andreyev, Yu.V., Kuzmin, L.V., Popov, M.G., Ryshov, A.I. Ultra-Wide-Band Wireless Sensor Network for Transmission of Streaming Data // Physical Bases of Instrumentation. 2018. Vol. 7. No. 1(27). P. 91–102.


Аннотация: Описывается беспроводная сенсорная сеть на сверхширокополосных хаотических сигналах, в которой реализованы режимы передачи непрерывных потоков данных. Сеть относится к классу беспроводных персональных сетей связи, состоящих из приемопередатчиков малого радиуса действия: дальность связи до 100 м в свободном пространстве, средний уровень излучаемой мощности на скорости передачи данных 256 кбит/с составляет до ~0.5 мВт, скорость передачи на физическом уровне 12 Мбит/c. Показано, каким образом, применяя хаотические радиоимпульсы, можно организовать обмен данными на канальном и сетевом уровнях сети. Сверхширокополосные (СШП) хаотические радиоимпульсы дают возможность, не меняя параметры физического, канального и сетевого уровней, обеспечить работу узлов сети, как в свободном пространстве, так и в условиях многолучевого распространения СШП сигналов. СШП хаотические радиоимпульсы обеспечивают «быструю» синхронизацию состояний узлов сети за время, ограниченное длительностью пакетов. За счет этого реализуется доставка потоковых данных одновременно от нескольких узлов, что в целом сенсорным сетям не свойственно. Также применение хаотических радиоимпульсов совмещает в сети два противоречивых требования: реализацию режимов энергосбережения и быстроту реакции сети на команды управления. Процессу передачи непрерывных потоков данных предшествует этап взаимного обнаружения узлов сети (самоорганизации) и этап перевода обнаруженных узлов в синхронный режим работы, обеспечивающий передачу потоковых данных, чувствительных к задержкам.
Abstract: The design and experimental setup of Ultra-Wide-Band (UWB) wireless sensor network with chaotic carrier on physical level is described. This network belongs to the class of wireless personal area networks. It consists of short range transceivers with radio links up to 100 m in free space, average emission power ~0.5 mW, physical bitrate is 12 Mbps. A method of establishing links between nodes (self-organization) is described, as well as a method of synchronizing node’s operation. As a result, the network transfers from passive unordered state to active synchronous mode, so the network is capable to transmit data which is sensitive to packet latency. Also, it is capable of delivering packets simultaneously from several nodes to coordinator node without collisions. As is shown, applicability of our approach is essentially based on the scheme of UWB chaotic signal modulation. In particular, the existence of synchronous modes is based on possibility to rapidly synchronize the states of transmitting and receiving nodes within packet duration. The synchronization stability is enough to transmit several hundred packets. Finally, the proposed approach allows us to realize asynchronous as well as synchronous packet exchange between the nodes, which is not typical for sensor networks that are usually designed for asynchronous transmission of low rate data. Due to synchronized node operation, power saving regimes can be introduced for any type of data traffic in UWB sensor network.
Ключевые слова: беспроводная сен- сорная сеть, самоорганизующаяся беспроводная сенсор- ная сеть, сверхширокополосная беспроводная сенсорная сеть, сверхширокополосная хаотическая несущая, сверх- широкополосные хаотические радиоимпульсы, Self-organizing wireless sensor network, ultrawideband wireless sensor network, ultrawideband chaotic carrier, беспроводная сен- сорная сеть


Литература / References
  1. Part 15.4: Wireless Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications for Low-Rate Wireless Personal Area Networks (LR-WPANs). http://standards.ieee.org/getieee802/download/802.15.4-2003.pdf
  2. Part 15.4: Wireless Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications for Low-Rate Wireless Personal Area Networks (WPANs) Amendment 1: Add Alternate PHYs. http://standards.ieee.org/getieee802/download/802.15.4a-2007.pdf
  3. Дмитриев А. С., Кяргинский Б. Е., Панас А. И., Старков С. О. Прямохаотические схемы передачи информации в сверхвысокочастотном диапазоне // Радиотехника и электроника. 2001. Т. 46. № 2. C. 224-233. (Dmitriev, A.S., Kyarginskii, B.E., Panas, A.I., and Starkov, S.O. Plain Scheme of Chaotic-Carrier Data Communications at Microwave Frequencies // J. of Communications Technology and Electronics. 2001. Vol. 46. No. 2. P. 207-214).
  4. Andreyev, Yu.V., Dmitriev, A.S., Efremova, E.V., Khilinsky, A.D., and Kuzmin, L. V. Qualitative Theory of Dynamical Systems, Chaos and Contemporary Communications // Int. J. Bifurcation and Chaos. 2005. Vol. 15. No. 11. P. 3639-3651.
  5. Дмитриев А. С., Ефремова Е. В., Кузьмин Л. В., Атанов Н. В. Генерация потока хаотических импульсов в динамической системе с внешним (периодическим) воздействием // Радиотехника и электроника. 2006. Т. 51. № 5. С. 593-604. (Dmitriev, A.S., Efremova, E.V., Kuz’Min, L.V., and Atanov, N.V. A Train of Chaotic Pulses Generated by a Dynamic System Driven by an External (Periodic) Force» // J. of Communications Technology and Electronics, 2006, Vol. 51. № 5, P. 57-567).
  6. Ефремова Е. В., Лазарев В. А. Анализ энергопотребления приемопередатчиков для сверхширокополосных беспроводных сенсорных сетей // Успехи современной радиоэлектроники. 2013. № 3. C. 43-54.
  7. Дмитриев А. С., Захарченко К. В., Пузиков Д. Ю. Введение в теорию прямохаотической передачи информации // Радиотехника и электроника. 2003. Т. 48. № 3. С. 328-338.
  8. Кузьмин Л. В. Помехоустойчивость беспроводной схемы связи на сверхширокополосных хаотических радиоимпульсах в многолучевых каналах // Радиотехника и электроника. 2011. Т. 56. № 4. С. 399-416. (Kuz’Min, L.V. Noise Immunity of the Wireless Communications Scheme Based on Ultrawideband Chaotic Radio Pulses in Multipath Channels // J. of Communications Technology and Electronics. 2011. Vol. 56. No. 4. P. 367-383).
  9. Дмитриев А. С., Уразалиева Д. М. Адаптивность. Самоорганизация и сложность в сверхширокополосных беспроводных сенсорных сетях // Успехи современной радиоэлектроники. 2013. № 3. С. 7-18.

Моделирование пьезокомпозита для создания оптимальной конструкции гидроакустического приемника / Modeling Piezocomposite to Create the Optimal Design of Hydroacoustic Receiver

Доля В.К. / Dolya, V.K.
Научное конструкторско-технологическое бюро «Пьезоприбор» Южного федерального университета / RUS Научное конструкторско-технологическое бюро «Пьезоприбор» Южного федерального университета
Мараховский М.А. / Marakhovskiy, M.A.
Научное конструкторско-технологическое бюро «Пьезоприбор» Южного федерального университета / RUS Научное конструкторско-технологическое бюро «Пьезоприбор» Южного федерального университета
Панич А.А. / Panich, A.A.
Научное конструкторско-технологическое бюро «Пьезоприбор» Южного федерального университета / RUS Научное конструкторско-технологическое бюро «Пьезоприбор» Южного федерального университета
Свирская С.Н. / Svirskaya, S.N.
Научное конструкторско-технологическое бюро «Пьезоприбор» Южного федерального университета / RUS Научное конструкторско-технологическое бюро «Пьезоприбор» Южного федерального университета
Выпуск в базе РИНЦ
Доля В.К., Мараховский М.А., Панич А.А., Свирская С.Н. Моделирование пьезокомпозита для создания оптимальной конструкции гидроакустического приемника // Физические основы приборостроения. 2017. Т. 6. № 4(26). С. 68–73. DOI: 10.25210/jfop-1704-068073
Dolya, V.K., Marakhovskiy, M.A., Panich, A.A., Svirskaya, S.N. Modeling Piezocomposite to Create the Optimal Design of Hydroacoustic Receiver // Physical Bases of Instrumentation. 2017. Vol. 6. No. 4(26). P. 68–73. DOI: 10.25210/jfop-1704-068073


Аннотация: В основе современных гидроакустических преобразова- телей всё чаще используются пьезокомпозиты связно- сти 1-3, обладающие множеством преимуществ по срав- нению с монолитной пьезокерамикой (высокая объём- ная чувствительность, низкий акустический импеданс, пониженная плотность). С целью оптимизации строе- ния и характеристик пьезокомпозита связности 1-3, проведено моделирование методом конечных элемен- тов. В результате моделирования исследовано влияние расположения и степени заполнения пьезоактивной составляющей в объёме пьезокомпозита на его свой- ства. Установлено, что расчетные и экспериментальные данные совпадают. На основе полученных данных сфор- мулированы условия оптимальной композиции, обла- дающей максимальными значениями коэффициента преобразования по заряду ( M ).
Abstract: At the heart of modern hydroacoustic transducers are increasingly used composites of 1-3 connectivity, which has many advantages compared with monolithic piezoelectric ceramics (high volumetric sensitivity, low acoustic impedance, low density). To optimize the structure and characteristics of piezocomposite connectivity 1-3, the simulation by the finite element method. As a result of modeling the influence of location and extent of filling piezoactive component in the volume of piezocomposite on its properties. It is established that the calculated and experimental data coincide. Based on the data formulated conditions optimal compositions have maximum values of conversion factor in the charge ( M ).
Ключевые слова: коэффициент пре- образования по заряду, пьезоактивная составляющая, гидроакустические приемники, piezocomposite, the conversion factor in the charge, коэффициент пре- образования по заряду


Литература / References
  1. Nicolaides, K., Jideani, J. Evaluation of the Side Lobe Level Properties of 1-3 and 2-2 Piezocomposite Sonar Transducers with Printed Triangular Shape Electrodes in Comparison to a Convention Transducer Comprising of six PZT Bars with Analogue Network // Physics Procedia, 2015. Vol. 70. P. 978.
  2. Avellaneda, M., Swart, P.J. Calculating the Performance of 1-3 Piezoelectric Composites for Hydrophone Applications: An effective medium approach // J. Acoust. Soc. Am., 1998. Vol. 103. P. 1449.
  3. Свирская С.Н. Пьезокерамическое материаловедение. Р-Д.: Южный федеральный университет, 2009.
  4. Крупник A.M., Сажина А.Б., Осипова С.Е. Влияние электрического сопротивления полимерной матрицы и условий поляризации на пьезомодуль композитов на основе мелкодисперсной керамики и ПВДФ // Тезизы докладов II Всесоюзного семинара. М.: Отделение НИИТЭХИМа, 1989.
  5. Лущейкин Г.А. Полимерные пьезоэлектрики. М.: Химия, 1990.