Концепция радиометра для оценки прозрачности атмосферы в окне 1.3 мм

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Представлена концепция неохлаждаемого субтерагерцевого радиометра, предназначенного для оценки атмосферного поглощения в окне прозрачности атмосферы 1.3 мм, работоспособного в условиях горных экспедиций. Оценка атмосферного поглощения осуществляется на основе радиометрических измерений яркостной температуры неба. Проведен сравнительный анализ двух типовых схем реализации приемного тракта радиометра (супергетеродинная схема и схема прямого усиления) на современной субтерагерцевой электронно-компонентной базе; сделаны оценки шумовой температуры и флуктуационной чувствительности обеих схем. Приведены результаты проектирования рупорно-линзовой антенны с диаграммой направленности в 3° по уровню –3 дБ на частоте 230 ГГц. Описана общая структура высокочастотной части радиометра, включая конструктивные особенности, необходимые для обеспечения непрерывных измерений в широком диапазоне климатических условий.

Full Text

Restricted Access

About the authors

В. Ф. Вдовин

Институт прикладной физики им. А.В. Гапонова-Грехова Российской академии наук

Email: mineevkv@mail.ru
Russian Federation, 603950, Нижний Новгород, ул. Ульянова, 46

А. М. Зарезин

Институт физики твердого тела им. Ю.А. Осипьяна Российской академии наук

Email: mineevkv@mail.ru
Russian Federation, 142432, Черноголовка, Московская обл., ул. Академика Осипьяна, 2

П. М. Землянуха

Институт прикладной физики им. А.В. Гапонова-Грехова Российской академии наук

Email: mineevkv@mail.ru
Russian Federation, 603950, Нижний Новгород, ул. Ульянова, 46

А. В. Котов

Институт прикладной физики им. А.В. Гапонова-Грехова Российской академии наук

Email: mineevkv@mail.ru
Russian Federation, 603950, Нижний Новгород, ул. Ульянова, 46

И. В. Леснов

Институт прикладной физики им. А.В. Гапонова-Грехова Российской академии наук

Email: mineevkv@mail.ru
Russian Federation, 603950, Нижний Новгород, ул. Ульянова, 46

А. С. Марухно

Институт прикладной физики им. А.В. Гапонова-Грехова Российской академии наук

Email: mineevkv@mail.ru
Russian Federation, 603950, Нижний Новгород, ул. Ульянова, 46

К. В. Минеев

Институт прикладной физики им. А.В. Гапонова-Грехова Российской академии наук

Author for correspondence.
Email: mineevkv@mail.ru
Russian Federation, 603950, Нижний Новгород, ул. Ульянова, 46

В. М. Муравьев

Институт физики твердого тела им. Ю.А. Осипьяна Российской академии наук

Email: mineevkv@mail.ru
Russian Federation, 142432, Черноголовка, Московская обл., ул. Академика Осипьяна, 2

В. И. Носов

Институт прикладной физики им. А.В. Гапонова-Грехова Российской академии наук

Email: mineevkv@mail.ru
Russian Federation, 603950, Нижний Новгород, ул. Ульянова, 46

В. А. Сальков

Институт прикладной физики им. А.В. Гапонова-Грехова Российской академии наук

Email: mineevkv@mail.ru
Russian Federation, 603950, Нижний Новгород, ул. Ульянова, 46

References

  1. Raymond A.W., Palumbo D., Paine S.N., Blackburn L., Rosado R.C., Doeleman S.S., Farah J.R., Johnson M.D., Roelofs F., Tilanus R.P.J., Weintroub J. // The Astrophysical Journal Supplement Series. 2021. V. 253. № 1. https://doi.org/10.3847/1538-3881/abc3c3
  2. -ой Российско-Узбекистанский научный семинар. Международная радиообсерватория на плато Суффа: перспективы развития миллиметровой и субмиллиметровой астрономии. М.: РАН, 2023.
  3. Землянуха П.М., Домбек Е.М., Марухно А.С., Вдовин В.Ф. // Астрофизический бюллетень. 2024. Т. 79. № 2. С. 350.
  4. Shikhovtsev A.Yu., Khaikin V.B., Kovadlo P.G., Baron P. // Atmos. Ocean. Opt. 2023. V. 36. P. 78. https://doi.org/10.1134/S1024856023020148
  5. Huang L., Mo Z., Liu L., Zeng Z., Chen J., Xiong S., He H. // Earth and SpaceScience. 2021. V. 8. № 5. https://doi.org/10.1029/2020EA001516
  6. Большаков О.С., Вдовин В.Ф., Гунбина А.А., Землянуха П.М., Леснов И.В., Марухно А.С., Минеев К.В., Носов В.И., Сальков В.А. // Сборник статей XII Всероссийской научно-технической конференции “Электроника и микроэлектроника СВЧ”. Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет “ЛЭТИ”, 2023. С. 72.
  7. Балега Ю.Ю., Батаев Д.К-С., Бубнов Г.М., Вдовин В.Ф., Землянуха П.М., Лолаев А.Б., Леснов И.В., Марухно А.С., Марухно Н.А., Муртазаев А.К., Хайкин В.С., Худченко А.В. // ДАН. Физика, технические науки. 2022. T. 502. № 1. С. 5. https://doi.org/10.31857/S2686740022010023
  8. Вдовин В.Ф., Марухно А.С. // Сборник научных трудов XI Всероссийской научной конференции “Системный синтез и прикладная синергетика”. пос. Нижний Архыз, Россия, 2022. С. 381.
  9. Bubnov G.M., Abashin E.B., Balega Yu.Yu., Bolshakov O.S., Dryagin S.Yu., Dubrovich V.K., Marukhno A.S., Nosov V.I., Vdovin V.F., Zinchenko I.I. // The 25th International Symposium on Space Terahertz Technology. Moscow, Russia, 2014. P. 76. https://doi.org/10.1109/TTHZ.2014.2380473
  10. Бубнов Г.М., Артеменко Ю.Н., Вдовин В.Ф., Данилевский Д.Б., Зинченко И.И., Носов В.И., Никифоров П.Л., Шанин Г.И., Раупов Д.А. // Изв. вузов. Радиофизика. 2016. Т. 59. № 8-9. C. 852.
  11. Liebe H.J. // Int. J. Infrared Milli Waves. 1989. V. 10. P. 631. https://doi.org/10.1007/BF01009565
  12. Zmuidzinas J., Richards P.L.// Proceedings of the IEEE. 2004. V. 92. № 10. P. 1597. https://doi.org/10.1109/JPROC.2004.833670
  13. Тарасов М.А., Гунбина А.А., Лемзяков С., Фоминский М.Ю., Чекушкин А.М., Якопов Г.В., Вдовин В.Ф., Эдельман В.С. // Краткие сообщения по физике ФИАН. 2021. Т. 48. № 9. С. 10.
  14. Минин В.А., Ефремов Ю.Н., Балега Ю.Ю. // Природа. 2009. № 2(1122). С. 18.
  15. Balega Y., Bolshakov O., Chernikov A., Gunbina A., Edelman V., Efimova M., Eliseev A., Krasilnikov A., Lapkin I., Lesnov I., Mansfeld М., Markina M., Pevzner E., Shitov S., Smirnov A., Tarasov M., Tyatushkin N., Vdovin A., Vdovin V. // Photonics. 2024. V. 11. P. 257. https://doi.org/10.3390/photonics11030257
  16. Новиков И.Д., Лихачёв С.Ф., Щекинов Ю.А., Андрианов А.С., Барышев А.М., Васюнин А.И., Вибе Д.З., де Граау Т., Дорошкевич А.Г., Зинченко И.И., Кардашёв Н.С., Костенко В.И., Ларченкова Т.И., Лихачёва Л.Н., Ляховец А.О., Новиков Д.И., Пилипенко С.В., Пунанова А.Ф., Рудницкий А.Г., Смирнов А.В., Шематович В.И. // УФН. 2021. Т. 191. № 4. С. 404. https://doi.org/10.3367/UFNe.2020.12.038898
  17. Лихачев С.Ф., Рудницкий А.Г., Андрианов А.С., Андрианов М.Н., Архипов М.Ю., Барышев А.М., Вдовин В.Ф., Голубев Е.С., Костенко В.И., Ларченкова Т.И., Пилипенко C.В., Подобедов Я.Г., Разананирина Ж.К., Третьяков И.И., Федорчук С.Д., Худченко А.В., Черный Р.А., Щуров М.А. // Космические Исследования. 2024. Т. 62. № 1. С. 121. https://doi.org/10.31857/S0023420624010116
  18. Носов В.И., Большаков О.С., Бубнов Г.М., Вдовин В.Ф., Зинченко И.И., Марухно А.С., Никифоров П.Л., Федосеев Л.И., Швецов А.А. // ПТЭ. 2016. № 3. С. 49. https://doi.org/10.7868/S0032816216020117
  19. Большаков О.С., Бубнов Г.М., Вдовин А.В., Вдовин В.Ф., Гладышев В.О., Гунбина А.А., Дубрович В.К., Землянуха П.М., Кауц В.Л., Красильников А.М., Леснов И.В., Мансфельд М.А., Минеев К.В., Шарандин Е.А. // ПТЭ. 2023. № 1. С. 112. https://doi.org/10.31857/S0032816222060118
  20. Кисляков А.Г. // Радиотехника и электроника. 1968. Т.13. № 7. С. 1161.
  21. Тимофеева А.А. // Электросвязь. 1977. № 5. С. 28.
  22. Власов С.Н., Копосова Е.В. ЖТФ. 1993. Т. 63. № 7. C. 123.
  23. Пирогов Л.Е., Замлянуха П.М. // Астрономический журнал. 2021. Т. 98. № 2. С 102. https://doi.org/10.31857/S0004629921010047
  24. Bubnov G., Zemlyanukha P., Dombek E., Vdovin V. // Journal of Physics: Conference Series. 2021. V. 2015. P. 012024. https://doi.org/10.1088/1742-6596/2015/1/012024
  25. Petrov V., Kurner T., Hosako I. // IEEE Communications Magazine. V. 58. № 11. P. 28. https://doi.org/10.1109/MCOM.001.2000273
  26. Standard IEEE 802.15.3d-2017
  27. Balega Y., Bubnov G., Glyavin M., Gunbina A., Danilevsky D., Denisov G., Khudchenko A., Lesnov I., Marukhno A., Mineev K., Samsonov S., Shanin G., Vdovin V. // Applied Sciences. 2022. V. 12. P. 5670. https://doi.org/10.3390/app12115670
  28. Ma J., Shrestha R., Moeller L., Mittleman D.M. // APL Photon. 2018. V. 3. P. 051601. https://doi.org/10.1063/1.5014037
  29. Xing Y., Rappaport T.S. // IEEE Communications Letters. 2021. V. 25. № 12. P. 3755. https://doi.org/10.1109/LCOMM.2021.3117900
  30. Шиховцев А.Ю., Хайкин В.Б., Миронов А.П., Ковадло П.Г. // Оптика атмосферы и океана. 2022. Т. 35. № 1(396). С. 67. https://doi.org/10.15372/AOO20220110
  31. Rappaport T.S., Xing Y., Kanhere O., Ju S., Madanayake A., Mandal S., Alkhateeb A., Trichopoulos G.C. // IEEE Access. 2019. V. 7. P. 78729. https://doi.org/10.1109/ACCESS.2019.2921522

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Scheme for measuring signal power at the receiver output.

Download (73KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Measuring the output power at the IF output.

Download (343KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Power at the FC output with cooling of the blackbody load.

Download (35KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Dependence of the signal power at the IF output: HOT (red) – warm load, COLD (blue) – cold load, LO off (green) – warm load with the local oscillator signal turned off, but the IF amplifiers turned on (intrinsic noise of the IF amplifier path).

Download (51KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Spectrum of signals at the IF output, recorded by an oscilloscope.

Download (52KB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. Structural diagram of a sub-THz radiometer for assessing atmospheric transparency in a 1.3 mm window.

Download (108KB)
Indexing metadata
8. Fig. 7. Sketch of a horn-lens antenna system.

Download (42KB)
Indexing metadata
9. Fig. 8. DNA in the E-plane.

Download (67KB)
Indexing metadata
10. Fig. 9. DNA in the H-plane.

Download (69KB)
Indexing metadata
11. Fig. 10. Receiving tract in a sealed compartment.

Download (242KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».