Е.А. Ростокина1, Е.В. Федосеева2, Г.Г. Щукин3, И.Н. Ростокин4, М.А. Матюков5

1-5 Муромский институт (филиал) ФГБОУ ВО «Владимирского государственного университета им. А.Г. и Н.Г. Столетовых» (г. Муром, Россия)

3 Военно-космическая академия имени А.Ф. Можайского (Санкт-Петербург, Россия)

1 arostokina@yandex.ru; 2 elenafedoseeva@yandex.ru; 3 ggshchukin@mail.ru; 4 rostockin.ilya@yandex.ru; 5 maks.matyukov@mail.ru

Постановка проблемы. Сверхвысокочастотные (СВЧ) радиометрические системы предназначены для зондирования окружающего пространства путем измерения мощности собственного радиотеплового излучения области исследования, что определяет малый уровень мощности входного сигнала системы и требование минимизации потерь в антенно-фидерном тракте. Особенностью функционирования таких систем является одинаковый шумовой характер как информационного сигнала (входного сигнала антенны), обусловленного приемом радиотеплового излучения из угловой области главного лепестка диаграммы направленности (ДН) антенны, так и помех, принимаемых антенной по области рассеяния ДН антенны.

Цель. С помощью электродинамического моделирования в программном пакете «Microwave Studio» оптимизировать параметры модового разделителя антенны СВЧ-радиометрической системы, обеспечивающей компенсацию влияния фоновых помех.

Результаты. Проведен анализ функционального назначения элементов модового разделителя и ограничений на вносимые корректировки их размеров. Разработана модель модового разделителя облучателя антенны в программном пакете «Microwave Studio». Проведена пошаговая корректировка размеров и расположения элементов модового разделителя для оптимизации его S-параметров и представлены ее результаты для трех частот (4 ГГц, 9,375 ГГц и 22 ГГц), которые подтверждают возможность построения системы, осуществляющей прием радиотеплового излучения в трех частотных диапазонах.

Практическая значимость. В результате проведенного исследования изготовлен оптимизированный вариант многочастотного двухмодового облучателя СВЧ-радиометрической системы дистанционного зондирования атмосферы.

Ростокина Е.А., Федосеева Е.В., Щукин Г.Г., Ростокин И.Н., Матюков М.А. Электромагнитное моделирование облучателя много-частотной двухмодовой антенны микроволновой СВЧ-радиометрической системы // Радиотехника. 2023. Т. 87. № 12.
С. 110−117. DOI: https://doi.org/10.18127/j00338486-202312-12

1. Степаненко В.Д., Щукин Г.Г., Бобылев Л.П., Матросов С.Ю. Радиотеплолокация в метеорологии. Л.: Гидрометеоиздат. 1987. 283 с.
2. Шутко А.М. СВЧ-радиометрия водной поверхности и почвогрунтов. М.: Наука. 1986. 190 с.
3. Кутуза Б.Г., Яковлев О.И., Данилычев М.В. Спутниковый мониторинг Земли: Микроволновая радиометрия атмосферы и поверхности: Монография. М.: Ленанд. 2016.
4. Богородский В.В., Козлов А.И. Микроволновая радиометрия земных покровов / Под ред. В.В. Богородского. Л. Гидрометеоиздат. 1985. 272 с.
5. Фалин В.В. Радиометрические системы СВЧ. М.: Луч. 1997. 440 с.
6. Сimini D., Hewison T.J., Martin L., Guldner J., Gaffard C., Marzano F.S. Temperature and humidity profile retrievals from ground-based microwave radiometers during TUC // Meteorologische Zeitschrift. 2006. V. 15. № 5. Р. 45-56.
7. Westwater E.R., Crewell S., Matzler C. Surface-based microwave and millimeter wave radiometric remote sensing of the troposphere: a tutorial // IEEE Geos. and Rem. Sens. Soc. Newsletter. 2005. Р. 16-33.
8. Патент на изобретение № 2300831 (РФ). Способ снижения уровня шума антенны и двухмодовая апертурная антенна. / Федосеева Е.В., Ростокина Е.А., Ростокин И.Н. Опубл.: 10.06.2007. Бюл. 16.
9. Патент на полезную модель № 98820 (РФ). Радиометрическая система с компенсацией внешних помех и нестабильности коэффициента передачи системы. / Федосеева Е.В., Ростокин И.Н., Ечин П.А. Опубл.: 27.10.2010. Бюл. № 30.
10. Патент на полезную модель №122185 (РФ). Модуляционный радиометр двухканальной радиометрической системы с программно-аппаратным модулем. / Федосеева Е.В., Ечин П.А., Ростокин И.Н., Молотков А.А., Федосеев А.А. Опубл.: 20.11.2012. Бюл. № 32.
11. Ростокин И.Н., Федосеева Е.В., Федосеев А.А. Вопросы построения многочастотной СВЧ-радиометрической системы дистанционного зондирования облачной атмосферы с компенсацией фонового излучения // Радиотехнические и телекоммуникационные системы. 2015. № 1. С. 5-11.
12. Ростокин И.Н., Федосеева Е.В., Щукин Г.Г., Ростокина Е.А. Задачи и принципы организации системы сбора и обработки данных многочастотной СВЧ-радиометрической системы контроля состояния метеообразований с компенсацией фоновых шумов // Радиотехнические и телекоммуникационные системы. 2017. № 1(25). С. 3-16.
13. Fedoseeva E.V., Rostokin I.N., Shchukin G.G., Rostokina E.A. Multi-band microwave radiometric sensing of remote rain zones // Journal of Physics: Conference Series2020 Russian open scientific conference “Modern problems of remote sensing, radar, wave propagation and diffraction” (MPRSRWPD). 2020. DOI: 10.1088/1742-6596/1632/1/012012.
14. Федосеева Е.В., Ростокина Е.А., Ростокин И.Н. Оценка параметров модового разделителя двухканальной зеркальной антенны радиотеплолокационной системы // Радиотехника. 2006. Т. 72. № 6. С. 126-128.
15. Дризе А.Д., Климов К.Н. Электродинамическое моделирование селекторов поляризации с помощью программного комплекса CST Studio Suite // Антенны. 2020. № 6. С. 41-47. DOI: 10.18127/j03209601-202006-05.