А.А. Аверин1, Д.С. Горкин2, В.В. Варенков3, В.И. Сахтеров4

1–4 Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения
радиоволн им. Н.В. Пушкова РАН (ИЗМИРАН) (г. Троицк, Россия)

2 ООО «Интерраскан» (Москва, Россия)

1 averin@izmiran.ru, 2 gorkin@izmiran.ru, 3 varenkov@mail.ru, 4 sakhterov@mail.ru

Постановка проблемы. В настоящее время в импульсной георадиолокации широко применяются дипольные антенны с резистивно-нагруженными вибраторами. Основным свойством таких антенн является излучение электромагнитной волны в подповерхностную среду с быстрым затуханием сверхширокополосного импульса к концу вибраторов без отражения. При снижении общего сопротивления вибратора ниже 200 Ом в данной антенне возникают паразитные автоколебания, ограничивающие увеличение подводимой к антенне мощности.

Цель. Разработать дипольную антенну для подповерхностной георадиолокации с возможностью снижения импеданса антенны ниже 200 Ом для повышения излучаемой мощности и увеличения глубины георадиолокации.

Результаты. Предложена конструкция дипольной антенны с подключенными параллельно несколькими резистивно-нагруженными вибраторами. Показано, что общее сопротивление единичного вибратора выбирается исходя из требований по устойчивости и предотвращению паразитных автоколебаний. Однако импеданс дипольной антенны снижается пропорционально количеству подключенных вибраторов.

Практическая значимость. Дипольная антенна с пятью вибраторами, подключенными и расположенными параллельно друг другу, имеет усиление на 10 дБ выше по сравнению с диполем, имеющим единичный резистивно-нагруженный вибратор. Эксперименты с трёхметровыми дипольными антеннами показали увеличение глубины зондирования в условиях Подмосковья с 14 до 20 м.

Аверин А.А., Горкин Д.С., Варенков В.В., Сахтеров В.И. Увеличение глубины зондирования импульсного георадара путем снижения импеданса антенны // Электромагнитные волны и электронные системы. 2024. Т. 29. № 3. С. 49−58. DOI: https://doi.org/10.18127/j15604128-202403-06

1. Wu T.T., King R.W.P. The Cylindrical antenna with nonreflecting resistive loading // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 1965. V. 13. № 3. P. 369–373. DOI 10.1109/TAP.1965.1138429.
2. Патент на изобретение RUS2080622 от 27.05.1997. Устройство для радиолокационного зондирования подстилающей поверхности / Гарбацевич В.А., Копейкин В.В., Кюн С.Е., Щекотов А.Ю.
3. Волкомирская Л.Б., Гулевич О.А., Варенков В.В., Резников А.Е., Сахтеров В.И. Современные георадары серии «ГРОТ» для экологического мониторинга // Экологические системы и приборы. 2012. № 5. С. 3–5.
4. Попов А.В., Прокопович И.В., Едемский Д.Е., Морозов П.А., Беркут А.И. Глубинный георадар: принципы и применение // Электромагнитные волны и электронные системы. 2018. Т. 23. № 4. С. 28–36.
5. Сахтеров В.И. Измерение характеристик антенн георадаров // Труды XXVII Всерос. открытой науч. конф. «Распространение радиоволн». Калининград: Балтийский федеральный университет им. Иммануила Канта. 2021. С. 596–600.
6. Патент на полезную модель RUS219610U1 от 27.07.2023. Передатчик георадара / Горкин Д.С., Сахтеров В.И.
7. Волкомирская Л.Б., Гулевич О.А., Ляхов Г.А., Резников А.Е. Георадиолокация больших глубин // Журнал радиоэлектроники. 2019. № 4. С. 5. DOI 10.30898/1684-1719.2019.4.6.
8. Пупатенко К.В., Нелюбов П.А. Исследование электромагнитного излучения радиочастотного диапазона георадара «ЛОЗА» // Проектирование развития региональной сети железных дорог. 2019. №. 7. С. 78–83.
9. Сахтеров В.И. Исследование распространения радиоволн декаметрового диапазона на среднеширотной трассе с применением широкополосных сигналов: дис. … канд. физ.-мат. наук. ИЗМИРАН. Троицк. 2005. 111 с.
10. Панин А.В. Барышников Г.Я. Никифоров К.Е. Использование георадара «Питон-3» для изучения «Гигантской ряби течения» в Горном Алтае // Сборник науч. статей III Междунар. науч.-практич. конф. «Использование цифровых средств обучения и робототехники в общем и профессиональном образовании: опыт, проблемы, перспективы». Барнаул: Алтайский государственный университет. 2017. С. 99–104.
11. Сахтеров В.И. Измерение характеристик антенн георадара // Тезисы докладов I Российской науч. конф. «Радиофизика, фотоника и исследование свойств вещества». Омск: Омский научно-исследовательский институт приборостроения. 2020. С. 50–51.
12. Патент на полезную модель RUS218691U1 от 06.06.2023. Георадар для радиолокационного зондирования подстилающей поверхности / Горкин Д.С., Варенков В.В., Сахтеров В.И.
13. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2023663673 от 27.06.2023. Программа для ЭВМ: MATRIX / Горкин Д.С., Варенков В.В.