Kotelnikov Institute of Radio Engineering and Electronics of RAS Русский Sign in Submit a paper
Journal of Radio Electronics Online scientific journal · eISSN 1684-1719
2017, № 2 · BIOMEDICAL RADIO ELECTRONICS

Ближнепольное импульсное СВЧ профилирование подповерхностных диэлектрических неоднородностей

K.P. Gaikovich1, E.S. Maksimovich2, M.I. Sumin3

1 Институт физики микроструктур Российской академии наук Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского, Russia
2 Институт прикладной физики Национальной академии наук Беларуси, Belarus
3 Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского, Russia
Full text (PDF) UDC 621.371+537.87 EDN YHVIMR

Abstract

First investigation results are given for a new method of pulse diagnostics of 3D distributions of complex permittivity of subsurface dielectric inhomogeneities. This diagnostics is based on the solution of the near-field inverse scattering problem by data of 2D scanning with the transceiver system. In this paper, a solving algorithm is proposed for this inverse scattering problem, and results of tomography and holography of test subsurface targets in the near field zone of the probing signal are demonstrated.

  • SCATTERING OF MICROWAVE RADIATION
  • dielectric
Аннотация (на русском)

Ближнепольное импульсное СВЧ профилирование подповерхностных диэлектрических неоднородностей

В работе предложен метод восстановления подповерхностного профиля диэлектрической проницаемости среды по данным ближнепольного импульсного СВЧ зондирования. Диагностика основана на решении нелинейной некорректной обратной задачи ближнепольного рассеяния методом двойственной регуляризации применительно к данным измерений приемо-передающей системой, созданной на основе импульсного генератора, передающего сигнал в форме моносинуса, осциллоскопа GZ20E и широкополосных диполей, расположенных в бистатической конфигурации. В работе демонстрируются результаты численного моделирования алгоритма решения обратной задачи и приводятся результаты экспериментов по зондированию неоднородностей диэлектрической проницаемости, связанных с вариациями глубинного профиля плотности, создаваемых в песчаной среде. Исследуемый подход направлен на создание нового метода неинвазивной диагностики субволнового разрешения для возможных приложений в медико-биологической диагностике и дефектоскопии.

For citation

Gaikovich K.P., Maksimovich E.S., Sumin M.I. Ближнепольное импульсное СВЧ профилирование подповерхностных диэлектрических неоднородностей // Journal of Radio Electronics. – 2017. – No. 2.

References

  1. Гайкович К.П., Максимович Е.С. Ближнепольная импульсная СВЧ диагностика подповерхностных диэлектрических неоднородностей // Журнал радиоэлектроники: электронный журнал. 2016, №2. URL http://jre.cplire.ru/jre/feb16/4/text.pdf
  2. Gaikovich K.P., Gaikovich P.K. Inverse problem of near-field scattering in multilayer media // Inverse Problems, vol.26, no. 12, pp. 125013, 2010.
  3. Gaikovich K.P., Gaikovich P.K., Maksimovitch Ye.S. and Badeev V.A. Pseudopulse near-field subsurface tomography // Phys. Rev. Lett., vol. 108, no. 16, pp. 163902, 2012.
  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, vol. 9, issue 1, pp. 74-82, 2016.
  5. Gaikovich K.P., Gaikovich P.K., Maksimovitch Ye.S, Smirnov A.I., Sumin M.I. Dual regularization in non-linear inverse scattering problems // Inverse Problems in Science and Engineering, vol. 24, no. 7, pp. 1215-1239, 2016.
  6. Hallikainen M.T., Ulaby F.T., Dobson M.C., El-Rayes M.A., Wu L. Microwave dielectric behavior of wet soil. Part 1: Elecrtical models and experimental observations // IEEE Trans. Geoscience and Remote Sensing, vol. 23, no. 1, pp. 25-34, 1985.
  7. Gaikovich K.P. Inverse Problems in Physical Diagnostics. New York: Nova Science Publishers Inc., 2004.
  8. Sumin M.I. Parametric Dual Regularization in a Nonlinear Mathematical Programming // Advances in Mathematics Research, Vol. 11, Chapter 5, New-York, Nova Science Publishers Inc., pp. 103-134, 2010.