Полуаналитическое и полное волновое описание канала распространения ЛЧМ-сигнала в системе обнаружения металлической конструкции в бетонной среде
Аннотация
В настоящей статье описывается поэтапное создание аналитической и полной волновой модели канала, которая может быть включена в работу алгоритма обнаружения металлических конструкций в бетонной среде для радиолокационного устройства. Аналитическая модель основывается на геометрической формулировке, в основе которой лежит решение обратной задачи для поиска требуемого угла преломления для точного определения координаты точечного объекта. В полной волновой модели, которая была разработана в САПР Altair Feko, возможно учитывать как реальную антенну или антенную решетку, которая применяется в устройстве, так и реальный объект отражения сигнала, которой располагается в бетонной среде. Важно отметить, что в аналитической модели учитывается эффект дисперсии электромагнитных волн, распространяющихся в среде. Этот факт оказывается особенно актуальным, при формировании радиолокационного комплекса на основе ЛЧМ- сигналов в некотором диапазоне частот. В данной работе разрабатывается алгоритм для частотного диапазона 0,8–5 ГГц, однако при необходимости границы полосы могут быть изменены как в одну, так и в другую сторону. Алгоритм разрабатывается для его использования в радиолокационных устройствах обнаружения металлических конструкций в бетонной среде. Для апостериорного учета электрофизических параметров среды в состав радиолокационного устройства может быть включен измерительный модуль по восстановлению действительных электрофизических параметров бетона.
Зейде К. М. Полуаналитическое и полное волновое описание канала распространения ЛЧМ-сигнала в системе обнаружения металлической конструкции в бетонной среде. Ural Radio Engineering Journal. 2023;7(1): 7–22. DOI 10.15826/urej.2023.7.1.001.
Ключевые слова
Полный текст:
Без имениЛитература
Зейде К. М., Ронкин М. В., Калмыков А. А. Электродинамическая компьютерная модель работы устройства обнаружения металлических стержней в бетонной конструкции. Ural Radio Engineering Journal. 2021;5(2):104–118.
Зейде К. М., Вардугина А. Ю., Марвин С. В. Быстрый метод анализа возмущения электромагнитного поля малыми сферическими рассеивателями. Компьютерные исследования и моделирование. 2020;12(5):1039– 1050.
Tatarskii V. I. Theory of Single Scattering by Random Distributed Scatterers. IEEE Transactions on antennas and propagation. 2003;51(10):2806–2813.
Асотов Д. В., Матвеев Б. В., Фаульгабер А. Н., Сальникова А. В. Точное и приближенное решение задачи трассировки лучей при их переходе в среду с конечной проводимостью. В кн.: СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии: Материалы 25-й Междунар. науч.-техн. конф. КрыМиКо’2015, г. Севастополь, 6–12 сентября 2015 г. Севастополь: СевГУ; 2015. С. 1200–1201.
Добряк В. А., Калмыков А. А., Калмыков А. А., Куриленко А. С. Дополнительная фокусировка в задаче трехмерной радиочастотной визуализации подповерхностных объектов. В кн.: СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии: Материалы 24-й Междунар. науч.-техн. конф. КрыМиКо’2014, г. Севастополь, 7–13 сентября 2014 г. Севастополь: СевГУ; 2014. С. 1185–1186.
Джексон Дж. Классическая электродинамика. М.: Мир; 1965. 703 с.
Семенов Н. А. Техническая электродинамика. М.: Связь; 1973. 480 с.
Olkkonen M. K., Mikhnev V., Huuskonen- Snicker E. Complex Permittivity of Concrete in the Frequency Range 0.8 to 12 GHz. In: 7th European Conference on Antennas and Propagation, Gothenburg, Sweden, 8–12 April. 2013. P. 3319–3321.
Takach A. A., Ndagijimana F., Jomaah J., Al-H usseini M. Permittivity Extraction of Moist Soil for GPR Applications. In: Antennas Design and Measurement International Conference, St. Petersburg, 16–18 October. 2019. Р. 48–52.
Nyfors E. Industrial Microwave Sensors — A Review Subsurface. Sensing Technologies and Applications. 2000;1(1):23–43.
Tang M.-C., Wang H., Deng T., Ziolkowski R. W. Compact Planar Ultrawideband Antennas With Continuously Tunable, Independent Band-N otched Filters. IEEE Transactions on antennas and propagation. 2016;64(8):3292–3301.