ЖУРНАЛ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ. ISSN 1684-1719. 2021. № 8
Оглавление выпускаТекст статьи (pdf)
DOI: https://doi.org/10.30898/1684-1719.2021.8.15
УДК: 621.371+537.87
МЕТОДЫ ПОДПОВЕРХНОСТНОЙ СВЧ ТОМОГРАФИИ, ОСНОВАННОЙ НА ПРИМЕНЕНИИ ДАТЧИКОВ НА ОТРЕЗКАХ ДВУХПРОВОДНОЙ ЛИНИИ
К. П. Гайкович 1, А. И. Смирнов 2
1 Институт физики микроструктур Российской академии наук, ГСП-105, г. Нижний Новгород, 603950, Россия
2 Институт прикладной физики Российской академии наук, ул. Ульянова, 46, г. Нижний Новгород, 603950, Россия
Статья поступила в редакцию 19 июля 2021 г.
Материалы статьи были частично доложены на XIV Всероссийской конференции «Радиолокация и радиосвязь» (ИРЭ им. В.А. Котельникова РАН, Москва, 23-25 ноября 2020 г.) – см. Труды конференции, с. 54-60.
Аннотация. В данной работе предлагаются и исследуются методы ближнепольной СВЧ томографии подповерхностной структуры диэлектрических неоднородностей, основанные на использовании резонансных датчиков с зондирующими элементам, представляющими собой отрезки двухпроводной линии. В рамках квазистатического приближения получено интегральное уравнение обратной задачи, связывающее измеряемые вариации комплексной емкости резонансной системы зондов, расположенных над средой с пространственно неоднородным распределением комплексной диэлектрической проницаемости. На основе этого уравнения предложены методы и разработаны алгоритмы томографии и голографии по данным двумерного сканирования с переменным расстоянием между проводами датчика: а) с фиксированным направлением проводов датчика; б) в двух взаимно перпендикулярных направлениях проводов датчика; в) с датчиком на скрещенных двухпроводных линиях. Результаты численного моделирования продемонстрировали эффективность разработанных алгоритмов подповерхностной томографии и голографии.
Ключевые слова: томография, голография, нелинейные среды, ближнепольная СВЧ диагностика, обратные задачи рассеяния.
Abstract. In this paper, methods of near-field microwave tomography of the subsurface structure of dielectric inhomogeneities are proposed and studied based on the use of resonance probes with pieces of twin-wire lines as sensors. In frameworks of the quasi-static approximation, the integral equation of the inverse problem that relates measured variations of the complex capacity of the resonance system of probes placed above a medium with the inhomogeneous distribution of the complex permittivity. Based on this equation, methods and algorithms of tomography and holography have been proposed and worked out that used data of 2D scanning with variable offset between the sensor wires: (a) with the fixed direction of wires of sensor; (b) in two orthogonally related directions of sensor wires; (c) with the sensor of crossed twin-wire lines. Results of the numerical simulation demonstrate the efficiency of developed algorithms of subsurface tomography and holography.
Key words: near-field microwave subsurface diagnostics, tomography, holography, dielectric inhomogeneities.
Литература
1. Gaikovich K.P. Subsurface near-field scanning tomography. Physical Review Letters. 2007. V.98. №18. P.183902. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.98.183902
2. Gaikovich K.P., Gaikovich P.K. Inverse problem of near-field scattering in multilayer media. 2010. Inverse Problems. 2010. V.26. №12. P.125013. https://doi.org/10.1088/0266-5611/26/12/125013
3. Gaikovich K.P., Gaikovich P.K., Maksimovitch Ye.S., Badeev V.A. Pseudopulse near-field subsurface tomography. Physical Review Letters. 2012. V.108. №16. P.163902. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.108.163902
4. Gaikovich K.P., Gaikovich P.K., Maksimovitch Ye.S., Badeev V.A. Subsurface near-field microwave holography. IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing. 2016. V.9. №1. P.74-82. https://doi.org/10.1109/JSTARS.2015.2443035
5. Gaikovich K.P., Gaikovich P.K., Maksimovitch Ye. S., Smirnov A.I., and Sumin M.I. Dual regularization in non-linear inverse scattering problems. Inverse Problems in Science and Engineering. 2016. V.24. №7. P.1215-1239. https://doi.org/10.1080/17415977.2016.1160389
6. Gaikovich K.P., Maksimovitch Ye.S., Sumin M.I. Inverse scattering problems of near-field subsurface pulse diagnostics. Inverse Problems in Science and Engineering. 2018. V.26. №11. P.1590-1611. https://doi.org/10.1080/17415977.2017.1417405
7. Гайкович К.П., Смирнов А.И., Янин Д.В. Методы ближнепольной резонансной СВЧ диагностики биологических тканей. Журнал радиоэлектроники [электронный журнал]. 2017. №2. http://jre.cplire.ru/jre/feb17/5/text.pdf
Для цитирования:
Гайкович К.П., Смирнов А.И. Методы подповерхностной СВЧ томографии, основанной на применении датчиков на отрезках двухпроводной линии. Журнал радиоэлектроники [электронный журнал]. 2021. №8. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2021.8.15