close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Методы и средства измерений параметров сверхкоротких электромагнитных импульсов в пикосекундном диапазоне

код для вставкиСкачать
На правах рукописи
СУХОВ Александр Витальевич
Методы и средства измерений параметров
сверхкоротких электромагнитных импульсов
в пикосекундном диапазоне
Специальность 05.11.16 – Информационно-измерительные
и управляющие системы
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук
Москва 2016
Работа выполнена в Федеральном государственном унитарном предприятии
«Всероссийский научно-исследовательский институт
оптико-физических измерений» (ФГУП «ВНИИОФИ»)
Научный руководитель:
доктор технических наук
Сахаров Константин Юрьевич
Официальные оппоненты: Бутин Валентин Иванович,
доктор технических наук,
начальник научно-исследовательского отдела
ФГУП «Всероссийский научноисследовательский институт автоматики
им. Н.Л. Духова»
Клеопин Андрей Владимирович,
кандидат технических наук,
начальник отдела ФГБУ «Главный научный
метрологический центр» Минобороны России
Ведущая организация:
АО «Московский ордена Трудового Красного
Знамени научно-исследовательский
радиотехнический институт»
Защита состоится «___» ____________ 2016 г. в _____ часов на заседании
диссертационного
совета
Д308.006.01
при
Всероссийском
научно-
исследовательском институте оптико-физических измерений по адресу: 119361,
г. Москва, ул. Озерная, д. 46.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГУП «ВНИИОФИ»
и на веб-сайте http://www.vniiofi.ru/disser.html
Автореферат разослан «___» ____________ 2016 г.
Ученый секретарь диссертационного совета,
кандидат технических наук
С.А. Москалюк
3
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы работы. Сверхкороткие электромагнитные
импульсы (СК ЭМИ) находят свое применение в радиолокации, системах
радиосвязи, в задачах радиомониторинга, радиоэлектронной борьбы и
обеспечении электромагнитной совместимости. В традиционных радиосистемах
основной тенденцией является повышение рабочих частот. В области связи
развиваются системы работающие на частотах единицы-десятки гигагерц, что
позволяет передавать большие объемы информации. Соответственно, для
работы в высокочастотных диапазонах рассчитываются новые типы приемных и
передающих антенн, разрабатываются радиопоглощающие материалы и
покрытия. Определение их характеристик во временной области путем
зондирования СК ЭМИ является актуальной задачей, решение которой приводит
к снижению времени и стоимости измерений.
Преднамеренно созданные СК ЭМИ могут эффективно нарушать работу
вычислительной техники и радиоэлектронных средств, сетей связи, систем
контроля доступа и видеонаблюдения. Современные излучатели способны
воспроизводить СК ЭМИ амплитудой сотни киловольт на метр на расстоянии
десятков метров, а минимальная длительность фронта импульса при этом может
составлять десятки пикосекунд. Это диктует необходимость проведения
испытаний радиоэлектронного оборудования на стойкость к воздействию СК
ЭМИ, которые осуществляются в специальных имитаторах. Метрологическая
аттестация имитаторов и измерительных комплексов требует средств измерений
(СИ), адекватных по своим характеристикам параметрам измеряемых полей.
Вопросам разработки и совершенствования средств измерений
параметров сверхкоротких электромагнитных импульсов, эталонных установок
для их калибровки, а также методам и средствам испытаний на стойкость к
воздействию ЭМИ посвящены работы ряда известных отечественных и
зарубежных специалистов: А.А. Соколова, С.А. Подосенова, К.Ю. Сахарова,
Н.В. Балюка, Л.Н. Кечиева, Л.О. Мыровой, К. Баума, Э. Фарра, Д. Гири,
М. Канды и других.
К настоящему времени разработана широкая номенклатура типов средств
измерений параметров ЭМИ: емкостные и индукционные антенны, ТЕМрупорные, полосковые, электро- и магнитооптические преобразователи. Время
нарастания
переходной
характеристики
самых
быстродействующих
преобразователей ограничивается 20-30 пс. Однако, активное освоение
4
радиотехникой (локаторами, системами связи и т.п.) Ка-диапазона (26,5 - 40 ГГц)
требует наличия средств измерений с меньшим временем нарастания переходной
характеристики, так как частоте 40 ГГц соответствует верхняя граничная частота
спектра СК ЭМИ с длительностью фронта 10 пс. Уменьшение времени
нарастания переходной характеристики средств измерений также обостряет
вопрос их калибровки: эталонные установки должны воспроизводить импульсы
поля с длительностью фронта существенно меньше времени нарастания
переходной характеристики калибруемого СИ. Для обеспечения единства
измерений параметров электромагнитных импульсов в пикосекундной области в
России применяется Государственный первичный специальный эталон ГЭТ 1782010. Длительность фронта воспроизводимых импульсов в эталоне составляет не
более 20 пс, что уже сейчас недостаточно для определения времени нарастания
переходной характеристики самых быстродействующих СИ, требуется хотя бы
вдвое меньше.
Многие средства измерений снабжаются активной частью:
оптоволоконной линией связи, усилителями, аттенюаторами, интеграторами и
другими дополнительными устройствами, чувствительными к характеристикам
измеряемого сигнала. Подобные средства измерений должны калиброваться в
полном динамическом диапазоне, исходя из характеристик имитаторов — до
300 кВ/м при максимально короткой длительности фронта импульсов (порядка
100-150 пс). Единство измерений параметров мощных ЭМИ обеспечивается с
помощью Государственного первичного специального эталона ГЭТ 148. Эталон
функционирует в двух режимах: в первом – воспроизводятся наносекундные
мощные ЭМИ с большой длительностью фронта (до 250 кВ/м при длительности
фронта – 1 нс), а во втором – субнаносекундные импульсы небольшой
амплитуды, но с коротким фронтом (до 150 В/м при длительности фронта –
300 пс). Для устранения разрыва в амплитудно-временном диапазоне
воспроизведения единиц и выполнения требования калибровки СИ в полном
динамическом диапазоне необходимо совершенствование эталона – увеличение
амплитуды воспроизводимых импульсов до 300 кВ/м при длительности фронта
до 100 пс.
Таким образом, ряд новых задач, связанных с освоением
радиоэлектронными средствами пикосекундного временного диапазона и
ужесточением параметров нагружения при испытаниях объектов, требует
разработки новых типов быстродействующих средств измерений параметров
ЭМИ и эталонных установок, обеспечивающих возможность их калибровки.
5
Исходя из изложенного выше, можно указать, что актуальными
являются следующие исследования по теме работы:
 разработка средств измерений амплитудно-временных параметров
импульсных сигналов с длительностью фронта до 10 пс в широком
динамическом диапазоне;
 исследования путей модернизации Государственного первичного
специального эталона единиц напряженностей импульсных электрического и
магнитного полей ГЭТ 178 с целью обеспечения возможности воспроизведения
импульсов с длительностью фронта до 10 пс и калибровки новых
быстродействующих средств измерений;
 исследования путей модернизации Государственного первичного
специального эталона единиц напряженностей импульсных электрического и
магнитного полей ГЭТ 148 с целью расширения амплитудно-временного
диапазона воспроизводимых единиц до 300 кВ/м (800 А/м) при минимально
возможной длительности фронта.
 исследования путей внедрения быстродействующих средств
измерений при создании измерительных систем, использующих сверхкороткие
электромагнитные импульсы.
Цель работы - исследование и разработка методов и средств измерения
амплитудно-временных
параметров
сверхкоротких
электромагнитных
импульсов в пикосекундном диапазоне, а также эталонных установок для их
калибровки в пикосекундном и субнаносекундном диапазонах.
Для достижения данной цели решались следующие основные задачи:
 проведен аналитический обзор современных методов и средств
измерений параметров электромагнитных импульсов в пикосекундном
временном диапазоне (единицы-десятки пикосекунд);
 выполнены теоретические
исследования
измерительных
преобразователей и фидерных устройств эталонных установок для калибровки
средств измерений;
 проведены экспериментальные
исследования
измерительных
преобразователей и полеобразующих систем в расширенном амплитудновременном диапазоне;
 создана измерительная система для определения электромагнитных
характеристик радиопоглощающих материалов, использующая разработанные
быстродействующие средства измерений.
6
Научная новизна работы. При решении задач, поставленных в
диссертационной работе, получены следующие новые научные результаты:
1. Проведены теоретические и экспериментальные исследования
первичного измерительного преобразователя на основе полосковой линии с
начальным участком в виде линии без потерь и последующим диэлектрическим
участком. Оценено значение неоднородности в месте стыковки участков и ее
влияние на форму переходной характеристики преобразователя. Получены
геометрические соотношения элементов преобразователя, при которых
обеспечивается измерение параметров сверхкоротких электромагнитных
импульсов с длительностью фронта не более 10 пс.
2. Экспериментально
установлено,
что
фидерное
устройство
моноконической системы, рассчитанное методом заданных токов без учета
изломов электродов в тракте фидерного устройства, не позволяет обеспечить
воспроизведение в ней импульсов поля с длительностью фронта не более 10 пс.
Применение модифицированного метода заданных токов, учитывающего
изломы в проводах, к расчету фидерного устройства моноконической системы
позволило получить оптимальные геометрические параметры фидера (с учетом
его длины) для воспроизведения импульсов с длительностью фронта не более 10
пс. Результаты расчета подтверждены экспериментально.
3. С целью согласования и обеспечения электрической прочности в
тракте фидерного устройства ТЕМ-ячейки с расщепленным электродом
проведен синтез нерегулярного коаксиального волновода с центральным
проводником эллиптической формы. Показано совпадение результатов расчета
фидерного устройства с результатами экспериментальных исследований.
4. Обоснованы требования к типам и характеристикам приемных и
передающих антенн при реализации метода определения коэффициента
пропускания радиопоглощающих материалов с помощью зондирования
сверхкороткими электромагнитными импульсами. Определено, что для
минимизации погрешности измерения, обусловленной шумами, образец следует
располагать на границе прожекторной зоны излучающей антенны при
соблюдении условия временной селекции паразитных сигналов (безэховости).
Практическая значимость работы
1. Разработаны и серийно выпускаются измерительные преобразователи
напряженности импульсного электрического поля ИППЛ-Л, имеющие время
нарастания переходной характеристики до 10 пс (номер в государственном
7
реестре средств измерений № 46946-11. Потребителями быстродействующих
ИППЛ-Л являются ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ», г.Саров, ФГУП «ФНПЦ НИИИС
им. Ю.Е. Седакова», г. Нижний Новгород, ФГУП «ГосНИИПП», г. СанктПетербург, ОАО «КПЗ «Каскад», г. Краснодар, ОАО «МКБ «Компас», г. Москва.
2. Разработаны и серийно выпускаются малогабаритные мощные
излучатели «Комплект ИСМ» для исследований радиоэлектронных средств на
стойкость к воздействию СК ЭМИ (заказчик ЗАО «Эврика», г. СанктПетербург). В конструкциях излучателей использованы фидерные устройства и
антенны, рассчитанные и исследованные в настоящей диссертации.
Результаты диссертационного исследования, касающиеся разработки
фидерных устройств полеобразующих систем внедрены при выполнении НИР
«Исследование путей создания вторичного эталона единиц напряженностей
импульсных электрического и магнитного полей со сверхкороткой
длительностью фронта» (заказчик ФГУП «ФНПЦ НИИИС им. Ю.Е. Седакова»,
г. Нижний Новгород);
3. Полеобразующая система на основе ТЕМ-ячейки с расщепленным
центральным электродом и модернизированным фидерным устройством введена
в состав Государственного первичного специального эталона единиц
напряженностей импульсных электрического и магнитного полей с
длительностью фронта импульсов в диапазоне 0,1 - 10,0 нс ГЭТ 148-2013.
4. Результаты разработки фидерного устройства моноконической
полеобразующей системы внедрены при совершенствовании Государственного
первичного специального эталона ГЭТ 178 с целью уменьшения длительности
фронта воспроизводимых импульсов до 10 пс. В настоящее время эталон
готовится к государственным испытаниям (первичной аттестации) и
утверждению.
5. Полеобразующая система на основе ТЕМ-ячейки с расщепленным
центральным электродом и модернизированным фидерным устройством
применялась при испытаниях в целях утверждении типа средств измерений
параметров импульсного электрического поля: ИЭМИ-6-2, ИКО-3-ЕН (ЗАО
НПП «ЭРА» г. Истра Моск. обл.), оптоэлектронного измерительного канала
напряженности магнитного поля (ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ», г. Саров).
6. Разработанные средства измерений и фидерные устройства внедрены
при создании установки для экспресса диагностики электромагнитных
параметров
наноматериалов
с
использованием
сверхкоротких
электромагнитных импульсов (Соглашение с Минобрнауки России в рамках
8
ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития
научно-технологического комплекса России на 2014–2020 годы»).
Апробация работы
Основные результаты диссертационной работы докладывались автором и
обсуждались на следующих конференциях:
1. 4-й Международный радиоэлектронный форум «Прикладная
радиоэлектроника. Состояние и перспективы развития» (Харьков, Украина, 1013 октября 2011 г.).
2. IX Всероссийская научно-техническая конференция «Метрология в
радиотехнике» (пос. Менделеево, Моск. обл., 17-19 июня 2014 г.).
3. American Electromagnetics Symposium AMEREM-2014 (Albuquerque,
USA, 27-31 July 2014).
4. 7th International Conference on Ultrawideband and Ultrashort Impulse
Signals UWBUSIS-2014 (Kharkiv, Ukraine, 15-19 September 2014).
5. II Всероссийская научно-практической конференция «Академические
Жуковские чтения» (Воронеж, 25-27 ноября 2014 г.).
6. 14th Conference on Microwave Techniques COMITE 2015 (Pardubice,
Czech Republic, 21-23 April 2015).
7. II Всероссийская научно-техническая конференция «Технологии,
измерения и испытания в области электромагнитной совместимости
ТЕХНОЭМС 2015» (Москва, 1-2 апреля 2015 г.).
8. XXIX Всероссийский симпозиум «Радиолокационное исследование
природных сред» (г. Санкт-Петербург, 25-26 марта 2015 г.).
9. Всероссийская научно-техническая конференция «Метрологическое
обеспечение фотоники» (Москва, 14-17 апреля 2015 г.).
10. III Всероссийская научно-техническая конференция «Технологии,
измерения и испытания в области электромагнитной совместимости
ТЕХНОЭМС 2016» (Москва, 18-20 апреля 2016 г.).
Публикации
По теме диссертации опубликована 31 печатная работа, в том числе 17
статей в журналах (из них 16 в журналах, включенных в перечень ВАК) и 14
тезисов докладов на конференциях и симпозиумах. Получены 2 патента на
изобретение и 1 патент на полезную модель.
9
Структура и объем работы
Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка
литературы, состоящего из 144 наименований. Общий объем работы –
160 страниц, включающих 102 рисунка и 17 таблиц.
Личный вклад автора
Личный вклад автора состоит в выполнении основного объема
теоретических и экспериментальных исследований, изложенных в
диссертационной работе, методик экспериментальных исследований,
проведение исследований, анализ и оформление результатов в виде публикаций
и научных докладов. В частности, автором лично:
- определены соотношения между длиной воздушного участка
измерительного преобразователя на основе полосковой линии, высотой подвеса
потенциального электрода и параметрами измеряемых импульсов
электрического поля;
- получены оптимальные геометрические размеры фидерного
устройства моноконической полеобразующей системы;
- проведены экспериментальные исследования моноконической
полеобразующей системы с модернизированным фидерным устройством с
целью подтверждения возможности воспроизведения импульсов с
длительностью фронта до 10 пс.
- осуществлен синтез поперечных сечений фидерного устройства ТЕМячейки с расщепленным центральным электродом с учетом электрической
прочности и волнового сопротивления;
- определены пути минимизации погрешности при измерениях
коэффициента пропускания радиопоглощающего материала за счет условий
взаимного расположения излучателя, образца и приемника.
Основные положения, выносимые на защиту
1. Начальный участок длиной L1 первичного измерительного
преобразователя на основе полосковой линии, выполненный в виде линии без
потерь (εэф = 1), а последующий, имеющий длину L2, с эффективной
диэлектрической проницаемостью εэф > 1, обеспечивают предельно достижимое
быстродействие преобразователя при длительности ступенчатого участка
переходной характеристики tпх 

2 L1  L2 1   эф
с
 , где с – скорость света.
10
2. Экспериментально подтверждено, что применение метода заданных
токов, учитывающего изломы электродов в тракте, для расчета фидерного
устройства моноконической полеобразующей системы позволяет обеспечить
воспроизведение импульсов электрического поля с длительностью фронта не
более 10 пс.
3. Применение
синтезированной
структуры
нерегулярного
коаксиального волновода с центральным проводником эллиптической формы в
фидерном устройстве высоковольтной ТЕМ-ячейки с расщепленным
центральным электродом обеспечивает рассогласование в тракте не более 1 %.
4. Расположение исследуемого радиопоглощающего материала на
границе прожекторной зоны излучения передающей антенны при условии
соблюдения временной селекции полезного сигнала на фоне огибающего
обеспечивает минимальный уровень шумов при определении коэффициента
пропускания
материала
путем
зондирования
сверхкороткими
электромагнитными импульсами.
СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ
Во введении обоснована актуальность темы диссертационного
исследования. Сформулированы цель работы, основные задачи, решение
которых необходимо для ее достижения, научная новизна и основные
положения, выносимые на защиту.
В первой главе выполнен аналитический обзор современных методов и
средств измерений параметров электромагнитных импульсов в сверхкоротком
временном диапазоне.
В диссертационной работе объектом измерений являются амплитудновременные параметры широкого класса электромагнитных импульсов с
длительностями фронта от 10 пс до 100 пс и амплитудой от единиц вольт на метр
до сотен киловольт на метр. Для измерения параметров таких ЭМИ применяются
различные типы измерительных преобразователей: емкостные и индукционные,
ТЕМ-рупорные, сверхширокополосные диполи, электрооптические, на основе
полосковой линии. Обосновано, что для измерения параметров ЭМИ с
длительностью фронта не более 10 пс целесообразно применять преобразователь
на основе полосковой линии. Достоинством является то, что сигнал на выходе
преобразователя повторяет по форме сигнал измеряемого поля в течение
длительности ступенчатого участка переходной характеристики («временного
11
окна»). Минимизация время нарастания ПХ возможна при выполнении линии с
ε = 1 и уменьшении межэлектродного зазора, однако это приводит к уменьшению
длительности временного окна. Предложено решение в виде комбинированной
конструкции, с начальным воздушным и последующим диэлектрическими
участками. Для реализации данного решения была сформулирована задача
определения геометрических параметров участков и оценки влияния
неоднородности в месте их стыковки на форму переходной характеристики.
Для калибровки измерительных преобразователей применяются
различные типы полеобразующих систем: отрезки линий передач (ячейки) и
сверхширокополосные антенны для воспроизведения поля в свободном
пространстве. Показано, что калибровку полоскового преобразователя
целесообразно осуществлять в моноконической полеобразующей системе. На
момент начала диссертационного исследования длительность фронта
импульсов, воспроизводимых в системе, составляла порядка 20 пс, что
недостаточно. Длительность фронта воспроизводимых импульсов зависит от
характеристик фидерного устройства моноконуса. Необходимо определить
оптимальные параметры фидерного устройства для воспроизведения импульсов
с фронтом длительностью не более 10 пс.
Калибровку средств измерений параметров мощных ЭМИ (до 300 кВ/м),
имеющих переходную характеристику с коротким временем нарастания и
большой длительностью, целесообразно осуществлять в ТЕМ-ячейке с
расщепленным центральным электродом. Фидерное устройство разработанной
ранее во ВНИИОФИ ТЕМ-ячейки является низковольтным и не позволяет
воспроизводить импульсы с короткой длительностью фронта. Необходимо
разработать фидерное устройство ТЕМ-ячейки, обеспечивающее, во-первых,
электрическую прочность, а во-вторых длительность фронта импульсов поля в
рабочей зоне не более 100 пс.
Во второй главе приводятся результаты теоретических исследований
измерительного преобразователя на основе полосковой линии и фидерных
устройств полеобразующих систем.
Минимальное
время
нарастания
переходной
характеристики
измерительного преобразователя на основе полосковой линии (ИППЛ) без
существенного уменьшения длительности временного окна возможно достичь за
счет использования комбинированной конструкции микрополосковой линии
(см. рисунок 1). В ней начальный участок выполняется в виде воздушной линии
(ε1 = 1, линия без потерь), а последующий - с диэлектрическим заполнением.
12
Время нарастания τпх и длительность tпх такого преобразователя определяются
выражениями (1):
 пх 
h1
c
t пх 

2 L1  L2 1   эф
с
,
(1)
где h1 – межэлектродный зазор воздушного участка, L1 и L2 – длины воздушного
и диэлектрического участков соответственно, εэф – эффективная
диэлектрическая проницаемость второго участка.
Задача расчета такого комбинированного преобразователя сводится, вопервых, к подбору геометрических параметров линии, а во-вторых, оценке
величины неоднородности в месте стыковки и ее влиянии на форму переходной
характеристики.
Рисунок 1. Конструкция комбинированного ИППЛ с воздушным участком:
h1 и h2 – межэлектродные зазоры участков, L1 и L2 – длины участков,
b – ширина потенциального электрода, ε1 = 1 и ε2 > 1 – относительные
диэлектрические проницаемости участков, Z1 и Z2 - нагрузки в начале
и конце полосковой линии
Выбор геометрических параметров должен осуществляться, исходя из
того, что уровни сигнала должны быть одинаковы на воздушном и
диэлектрическом участках, время нарастания переходной характеристики
преобразователя должно быть по крайней мере в три раза короче длительности
фронта измеряемого импульса tф.изм, а порог чувствительности преобразователя
должен быть таким, чтобы сигнал на выходе поддавался регистрации с помощью
стандартных осциллографов. Совместно эти условия определяются
выражением (2).
13


1  1  2 
h1  h2   1 
2

 ef  1 


t ф.изм  3

,
h1 
с

h  4U рег
 1
E0


(2)
где εef – эффективная диэлектрическая проницаемость второго участка, tф.изм –
длительность фронта измеряемого импульса, Uрег – минимальный коэффициент
вертикального отклонения осциллографа, Е0 – нижняя граница диапазона
измерений преобразователя1.
Для оценки степени влияния неоднородности на форму переходной
характеристики предложена эквивалентная схема на рисунке 2. На рисунке 3
показано искажение переходной характеристики из-за неоднородности.
Рисунок 2. Эквивалентная схема комбинированного ИППЛ: Т1 – воздушный
участок линии, Т2 – заполненный диэлектриком участок, Z1 = Z2 = 50 Ом –
нагрузки в концах линии, V1 и V2 – источники импульсного напряжения, С1
и L1 – емкость и индуктивность, характеризующие неоднородность
Рисунок 3. Эпюра напряжения на нагрузке Z1 (сплошная линия)
в сравнении с сигналом V1 (пунктир) при неоднородности
С1 = 1 пФ и L1 = 1 нГн
Время от начала импульса до места стыковки участков составляет
tн.выб = 2L1/c. Была подобрана длина начального участка L1 таким образом, чтобы
Первое условие из выражений для токов в нагрузке полосковой линии по работе
[Подосенов С.А., Потапов А.А., Соколов А.А. Импульсная электродинамика широкополосных
радиосистем и поля связанных структур. М.: Радиотехника, 2003. 720 c.]
1
14
сигнал был полностью пропущен до выброса на вершине переходной
характеристики. С учетом запаса для гауссовского импульса длина воздушного
участка L1 составляет:
L1  5  c  t ф.изм
(3)
Для сигналов большой длительности необходимо было вычислить
значение неоднородности в месте стыковки участков и ее влияние на форму
переходной характеристики. Была построена модель в системе конечноэлементного моделирования ELCUT и решена задача распределения поля в
квазистатической постановке.
Вычислялись значения емкости и индуктивности и затем использовались
при моделировании схемы на рисунке 2. Предварительные расчеты показали, что
индуктивная составляющая неоднородности пренебрежимо мала. Были
рассмотрены различные сочетания геометрических параметров линии и ее
диэлектрических свойств. В результате расчетов получено, что в практических
случаях значение емкости С1 лежит в пределах от 0,04 до 0,09 пФ, при этом
неоднородность вершины составляет от 4 до 10 %
Для обеспечения возможности калибровки быстродействующего
измерительного преобразователя необходимо, чтобы в моноконической
полеобразующей системе воспроизводились импульсы поля с длительностью
фронта не более 10 пс.
Рисунок 4. Фидерное устройство моноконической полеобразующей системы:
a и b – радиусы центрального электрода и изолятора коаксиала,
h – расстояние, на которое выступает центральный электрод над плоскостью,
θ – угол при вершине конуса
15
Время нарастания переходной характеристики моноконической
полеобразующей системы определяется параметрами фидерного устройства.
Сечение фидерного устройства показано на рисунке 4. Центральный электрод
выступает на длину h = a / tgθ над плоскостью заземленного электрода. Эта
неоднородность приводит к искажению фронта импульсов, воспроизводимых в
системе. Для расчета моноконической системы, при создании эталона ГЭТ 1782010 применялся метод заданных токов, разработанный С.А. Подосеновым и
А.А. Соколовым. Согласно этим расчетам, чем меньше диаметр коаксиального
фидера, тем короче длительность фронта воспроизводимых импульсов. Исходя
из результатов расчета, при уменьшении длительности фронта возбуждающего
генератора до 7 пс и диаметре фидера 3 мм длительность фронта
воспроизводимых импульсов должна составить менее 10 пс.
Экспериментально установлено, что при возбуждении моноконуса
генератором импульсов TMG007028SN02 (tф = 6 пс) длительность фронта
воспроизводимых импульсов составила порядка 16-17 пс, хотя ожидалось не
более 10 пс. Было сделано предположение, что это обусловлено тем, что при
расчетах методом заданных токов не учитывается частичное отражение тока в
месте излома провода (на рисунке 4 – место соединения усеченного конуса и
центрального электрода коаксиала). При пропускании по фидеру сигналов с
длительностью фронта порядка 20 пс это было допустимым, а при пропускании
импульсов с длительностью фронта порядка 10 пс это следовало учесть.
Учитывая результаты эксперимента, метод заданных токов был
доработан его автором С.А. Подосеновым. Была предложена модель2,
включающая коэффициенты отражения и пропускания в месте излома провода и
выражения для расчета поля. С учетом этого выражение для напряженности
электрического поля в моноконической системе принимает вид (4).
 


 V0 (t  h c  r1 i  c)  n1  m1 i 
n2  m1 i  


 
   
 

r1 i 
i 1 
 1  n1  m1 i  1  n2  m1 i  


 




V (t  h c  r1 i  c)  n1  m1 i 
n3  m2 i  
n2  m1 i   V0 (t  r2 i  c)  n4  m2 i 

,


 0



 
  

 
 1  n  m
r1 i 
r2 i 
1  n3  m2 i  
4
2 i 
 1  n1  m1 i  1  n2  m1 i  


0
E (t , x, y, z ) 
4NZ
N
(4)
где γ – коэффициент пропускания, а β = 1 - γ – коэффициент отражения, V0(t) –
импульс возбуждающего генератора, η0 – импеданс свободного пространства;
2
New Method for Calculating Pulsed Electromagnetic Fields from Traveling Current Waves
in Complex Wire Structures / A.A. Potapov, S.A. Podosenov, J. Foukzon, E.R. Men’kova // Physics
of Wave Fenomena. 2011. V. 19. N. 2. P. 112–123.
16
N – число проводов, Z – волновое сопротивление полеобразующей системы, r1(i),
r2(i) – расстояния от изломов до точки наблюдений, n1, n2, n3, n4 – векторы вдоль
проводов с током, m1(i), m2(i) – единичные векторы вдоль r1 и r2.
Коэффициент пропускания γ может быть найден из уравнения (5):
 3  2 2  m   n( )  0
m( ) 
p
1
1
1,832 
,
, n( ) 
, ( )  Av( ), p  1  2 A, v( )  1  cos , A  1 
( )
( )
2   ln l r0  
(5)
где α = θ – угол между проводами, l – длина провода, r0 – радиус провода.
По формулам (4)-(5), варьируя длительность фронта импульсов
возбуждающего генератора, и учитывая затухание в фидере можно получить
длительность фронта воспроизводимых в системе импульсов (см. рисунок 5).
При расчетах полагалась длина фидера 30 см.
Рисунок 5. Сигнал электрического поля,
воспроизводимый в моноконической полеобразующей системе
Из рисунка 8 следует, что при диаметре коаксиального фидера D = 2b от
1,5 до 2,0 мм и длительности фронта импульсов возбуждающего генератора от 5
до 6,5 пс в моноконической полеобразующей системе воспроизводятся
импульсы с фронтом длительностью не более 10 пс.
Для калибровки СИ мощных ЭМИ (сотни киловольт на метр) в
пикосекундном диапазоне предложено применить ТЕМ-ячейку с расщепленным
центральным электродом. Сигнал в ячейку вводится через коаксиальный разъем,
который с помощью конического перехода соединяется с рабочей зоной,
представляющей собой возбуждаемую синфазно двухпроводную линию
в экране. Значение эффективного зазора в такой ячейке составляет d = 0,074 м,
соответственно, для достижения требуемой напряженности поля Еmax = 300 кВ/м
17
амплитуда импульса возбуждающего генератора должна составлять
Uвх = Emax·d = 22 кВ.
Для обеспечения должной электрической прочности предложено на входе
ТЕМ-ячейки с расщепленным центральным электродом использовать
высоковольтный разъем в сечении 19/6 с фторопластовой изоляцией. Также в
высоковольтной технике применяются плавные переходы от одной
волноведущей структуры к другой (например, коаксиально-полосковые). В
таких переходах осуществляется постепенная трансформация распределения
поля в сечении, что позволяет избежать образования участков с повышенной
напряженностью поля, где возможно развитие пробоя. Таким образом,
электродинамическая структура фидерного устройства приняла вид, показанный
на рисунке 6. В фидерном узле образовался нерегулярный участок, который
было необходимо исследовать и согласовать как с коаксиалом, так и с ячейкой.
Рисунок 6. Структура фидерного устройства ТЕМ-ячейки
Геометрические параметры заземленного электрода на неоднородном
участке определены так, как показано на рисунке 7 (R – радиус скругления, z –
продольная координата, z = 0 в месте стыковки с коаксиалом).
Рисунок 7. Форма заземленного электрода ТЕМ-ячейки
18
Для расчета волнового сопротивления на нерегулярном участке с шагом
5 мм по оси z строились поперечные сечения. Задача решалась численно с
помощью программы конечно-элементного моделирования ELCUT. Решение
электростатической задачи (уравнения Пуассона) в каждом сечении
соответствует случаю распределения ТЕМ-волны. На расщепленном электроде
задавался потенциал 1 В, а на заземленном – 0 В. Получено, что значение
волнового сопротивления превышает 70 Ом.
Для высоковольтного фидерного
устройства ТЕМ-ячейки с расщепленным
электродом предложено использовать
центральный электрод эллиптического
сечения. Это позволяет компенсировать
а)
неоднородность на нерегулярном участке,
добиться равномерного распределения
поля в сечении и тем самым увеличить
электрическую прочность фидерного
устройства. Длина малой полуоси эллипса
б)
в месте стыковки с коаксиалом
принималась
равной
радиусу
центрального электрода, а в месте
стыковки с расщепленным электродом –
радиусу каждого его элемента (трубы).
Длина большой полуоси последовательно
подбиралась такой, чтобы волновое
в)
сопротивление составляло 50 Ом.
Рисунок 8. Сечение
На рисунке 8 показано сечение
нерегулярного участка
нерегулярного участка при z = 15 мм до (z = 15 мм): а - до компенсации,
компенсации (а) и после (б), на графике
б - после компенсации,
приведено значение компенсированного
в – волновое сопротивление
волнового сопротивления нерегулярного
участка
участка с потенциальным электродом
эллиптического сечения.
Расчетное рассогласование в тракте не превышает 1%. На рисунке 9
показана форма центрального электрода эллиптического сечения, построенная
по результатам расчета, и модель фидерного устройства с этим электродом.
19
Рисунок 9. Центральный электрод эллиптического сечения и сечение
фидерного устройства ТЕМ-ячейки (трехмерная модель)
В третьей главе приводятся результаты экспериментальных
исследований
разработанного
измерительного
преобразователя
и
полеобразующих систем.
Характеристики макета разработанного измерительного преобразователя
определялись совместно с характеристиками моноконической системы. В
качестве коаксиального фидера был выбран полужесткий радиочастотный
кабель РК-50-1,5-22С (диаметр изолятора 1,5 мм) длиной 30 см.
Для возбуждения моноконической системы был использован генератор
импульсов TMG007028SN02 с длительностью фронта импульсов τф.ген = 6 пс.
Затем в рабочую зону полеобразующей системы помещался разработанный
быстродействующий измерительный преобразователь. На рисунке 10 показаны
осциллограммы импульсов на выходе генератора и преобразователя.
а)
б)
Рисунок 10. Импульсы на выходе генератора (а) и преобразователя (б)
По результатам обработки осциллограмм и правилу квадратичного
сложения длительностей фронтов импульсов время нарастания переходной
характеристики преобразователя связано с длительностью фронта
воспроизводимых в системе импульсов соотношением (6).
20
 иппл  12 2   ф2 .имп .
(6)
Верхняя граница диапазона длительностей фронта воспроизводимых
импульсов – 9,6 пс – получена в результате расчета. Нижнюю границу можно
определить следующим образом: очевидно, что длительность фронта импульсов
поля не может быть короче суммы квадратов длительности фронта импульсов
возбуждающего генератора (6 пс) и минимального времени нарастания
переходной характеристики моноконуса (3 пс) – 6,7 пс. В этом диапазоне время
нарастания переходной характеристики ИППЛ составит от 7,2 до 9,9 пс.
Очевидно, что точно так же можно решить обратную задачу относительно
длительности фронта воспроизводимых импульсов, оценивая границы времени
нарастания переходной характеристики преобразователя. В любом случае,
можно утверждать, что как длительность фронта воспроизводимых импульсов,
так и время нарастания переходной характеристики преобразователя не
превышают 10 пс. Таким образом, экспериментально подтверждены расчеты
быстродействующего измерительного преобразователя и фидерного устройства
моноконической полеобразующей системы.
При экспериментальных исследованиях ТЕМ-ячейки с расщепленным
центральным электродом и модернизированным фидерным устройством
определялись время нарастания переходной характеристики и напряженность
электрического поля при возбуждении ее генератором высоковольтных
импульсов.
На рисунке 11 показаны в сравнении импульс на выходе возбуждающего
генератора TMG1010 (τф.ген = 10 пс) и импульс на выходе измерительного
преобразователя.
Рисунок 11. Осциллограммы импульсов при определении времени
нарастания переходной характеристики ТЕМ-ячейки
21
По результатам обработки осциллограмм время нарастания переходной
характеристики ТЕМ-ячейки составляет τпс = 31 пс.
При возбуждении ячейки генератором высоковольтных импульсов
получено, что напряженность электрического поля в рабочей зоне
полеобразующей системы составляет Еmax = 320 кВ/м, а длительность фронта
воспроизводимых импульсов tф.имп = 90 пс.
В четвертой главе приводятся результаты разработки измерительной
системы для определения коэффициента пропускания радиопоглощающих
наноматериалов путем зондирования сверхкороткими электромагнитными
импульсами. Данная система создана на основе разработанных измерительного
преобразователя, антенно-фидерных устройств для излучения сверхкоротких
ЭМИ и генераторов для их возбуждения.
Метод сверхкороткоимпульсного зондирования является альтернативой
традиционным узкополосным методам определения коэффициента пропускания
радиопоглощающих материалов. Главное достоинство метода в том, что за одно
измерение можно получить результат, соответствующий реакции объекта в
широком диапазоне частот. Для зондирующего гауссова импульса с
длительностью фронта фр верхняя граничная частота спектра fв ≈ (0,3…0,4) / фр.
Соответственно, при фр 10 пс будет достигнута fв = 40 ГГц. При измерениях нет
необходимости в безэховых камерах, поскольку отражения от окружающих
объектов попадут в измерительный канал позднее полезного сигнала (т. е.
существует временная селекция сигналов). Также из-за высокой локализации
импульса в пространстве не требуются образцы больших размеров.
На рисунке 12 показана схема измерений коэффициента пропускания
РПМ. Измерения проводятся в два этапа, вначале измеряется излучаемый
импульс, а затем импульс, рассеянный образцом. Частотная характеристика
коэффициента пропускания определяется как отношение амплитудных спектров
этих импульсов. В качестве приемной антенны было предложено использовать
комбинированный быстродействующий преобразователь, рассмотренный выше.
Выбор передающей антенны в данном случае обусловлен: максимальной
широкополосностью, направленностью излучения, минимальной длительностью
фронта излучаемых импульсов.
22
Рисунок 12. Измерение коэффициента пропускания
радиопоглощающего материала
К сверхширокополосным антеннам, обладающим узкой диаграммой
направленности,
относится
ТЕМ-рупорная
антенна.
Она
является
топологической разновидностью биконической антенны. Достоинством данной
антенны является также то, что в дальней зоне излучения сигнал поля
пропорционален производной сигнала на входе. Это позволяет получать
импульсы максимально короткой длительности.
Импульсное
излучение
апертурной
антенны
(на
примере
параболического рефлектора, облучаемого из фокуса скрещенной V-образной
антенной) ранее подробно анализировалось во временной области в ближней и
дальних зонах3. Получено, что для рефлектора диаметром D можно выделить
зону излучения («прожекторную»), в которой сигнал поля не изменяется по
амплитуде, но уменьшается по длительности. По мере удаления от апертуры
длительность сигнала уменьшается до того момента, как не сравняется с
длительностью фронта возбуждающего импульса (то есть не станет первой
производной по времени). Затем длительность импульса не меняется, а
амплитуда уменьшается как 1/r, где r - расстояние. Для рефлекторной антенны
граница прожекторной зоны определяется выражением (7):
D2
,
Rp 
8c
(7)
где D – диаметр рефлектора (апертура антенны), τ – длительность фронта
возбуждающего антенну импульса.
3
New Method for Calculating Pulse Radiation from an Antenna With a Reflector /
O.V. Mikheev, S.A. Podosenov, K.Yu. Sakharov [et al.] // IEEE Transactions on Electromagnetic
Compatibility. 1997. V. 39. N. 1. P. 48–54.
23
Аналогично можно определить границу прожекторной зоны для других
типов апертурных антенн. При расчете ТЕМ-рупорной антенны методом
заданных токов получено, что граница прожекторной зоны Rp находится на
следующем расстоянии от апертуры:
2,2 A 2
Rp 
.
c
(8)
В таком случае за границей прожекторной зоны излучение ТЕМрупорной антенны можно считать производной от сигнала возбуждающего
генератора.
Основной задачей при проведении измерений является минимизация
погрешности. Основная причина погрешности – собственные шумы аппаратуры,
накладывающиеся на измеряемые сигналы. Если излучаемый импульс имеет
достаточную амплитуду, то рассеянный образцом может быть сотни раз меньше
и сравним по амплитуде с собственными шумами осциллографа.
Увеличение отношения сигнал-шум возможно за счет уменьшения
расстояния между излучателем и приемником. Однако, в этом случае должно
соблюдаться условие прожекторной зоны, или образец будет облучаться
импульсом с другим спектральным составом. Кроме того, за границей
прожекторной зоны излучение соответствует реальным случаям, в которых
эксплуатируются радиопоглощающие материалы. Соответственно, первое
условие осуществления измерений сводится к следующему:
R  Rp ,
(9)
где R – расстояние от апертуры излучающей антенны до образца.
В то же время удаление за границу прожекторной зоны также возможно
лишь до определенного предела. В противном случае на измеряемый сигнал
накладывается огибающий образец паразитный сигнал. Данная ситуация
проиллюстрирована на рисунке 13.
Рисунок 13. Условие безэховости
24
Сигнал, рассеянный образцом, достигнет приемника за время t2R = 2R/c, а
огибающий сигнал за время t2L = 2L/c. Условие безэховости состоит в том, чтобы
огибающий сигнал достиг приемника позже полезного сигнала. Для
гауссовского сигнала длина импульса по основанию равна tи0 = 1,6·tи. Учитывая
переходные процессы, девиации формы импульсов и размер образца, условие
безэховости можно задать следующим образом:
2L 2R
B2

 4t и  R 
 сt и ,
c
c
16ct и
(10)
где B – размер исследуемого образца.
Исходя из изложенного выше, условие выполнения измерения состоит в
следующем: для минимизации погрешности измерений расстояние от апертуры
излучающей антенны до образца должно быть равно границе прожекторной
зоны излучения при выполнении условия безэховости.
Для экспериментальных исследований радиопоглощающих материалов
был изготовлен макет измерительной системы. В качестве излучающей антенны
использовался ТЕМ-рупор с площадью раскрыва 3 см2 и длиной образующей
50 мм. При возбуждении антенны импульсами с длительностью фронта порядка
20 пс (тогда длительность фронта импульсов поля составит 10 пс) граница
прожекторной зоны Rp = 11 см. В качестве приемной антенны использовался
быстродействующий измерительный преобразователь на основе полосковой
линии. В ходе экспериментальных исследований определялся коэффициент
пропускания образца металлоткани. Образец имеет размеры 0,15×0,15 м2.
Условие безэховости при данных размерах образца:
R
B2
 сt и  0,47 м
16ct и
(11)
Таким образом, при расположении излучающей и приемной антенны на
расстоянии R = 0,11 м будут одновременно выполняться условия безэховости,
дальней зоны и соотношение сигнал-шум будет максимальным.
Измерения повторялись 10 раз. На рисунке 14 показана частотная
зависимость коэффициента пропускания (результаты единичных измерений
показаны пунктиром, а жирной линией показано их среднее значение).
Случайная погрешность измерений (СКО) не превышает 5 %.
25
Рисунок 14. Частотная характеристика коэффициента пропускания
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В ходе выполнения диссертационной работы были получены следующие
основные результаты.
1. Проведен аналитический обзор современных средств измерений
параметров электромагнитных импульсов и средств их калибровки в
пикосекундном временном диапазоне. Обоснован выбор объектов исследований:
измерительного преобразователя на основе полосковой линии, моноконической
полеобразующей системы и ТЕМ-ячейки с расщепленным центральным
электродом. Предложены пути усовершенствования объектов исследований с
целью уменьшения времени нарастания переходной характеристики и
расширения амплитудно-временного диапазона воспроизводимых импульсов.
2. Предложена
конструкция
первичного
измерительного
преобразователя на основе полосковой линии с начальным воздушным и
последующим диэлектрическим участками. Определены условия выбора
геометрических параметров линии, обеспечивающих минимальное время
нарастания и равномерность вершины переходной характеристики, а также
требуемый порог чувствительности преобразователя.
3. Проведенная оценка влияния неоднородности в месте стыковки
участков показала, что при выполнении указанных условий выбора
геометрических параметров линии неравномерность вершины не превышает
единиц процентов при измерениях импульсов с длительностью фронта порядка
10 пс.
26
4. Экспериментально подтверждено, что допущения об отсутствии
влияния изломов в тракте на фронт распространяющихся импульсов, сделанные
при расчете фидерного устройства моноконической полеобразующей системы
методом заданных токов, не позволяют подобрать оптимальные параметры
фидера для воспроизведения импульсов с длительностью фронта не более 10 пс.
5. Показано, что при расчете фидерного устройства моноконической
системы с помощью модифицированного метода заданных токов, учитывающего
изломы в тракте, возможно подобрать оптимальные длину и диаметр фидера, при
которых будет обеспечиваться воспроизведение импульсов с длительностью
фронта не более 10 пс.
6. Показано, что применение синтезированной структуры нерегулярного
коаксиального волновода с центральным проводником эллиптической формы в
фидерном устройстве высоковольтной ТЕМ-ячейки с расщепленным
центральным электродом позволяет обеспечить высокую степень согласования
в тракте при должной электрической прочности. Экспериментально
подтверждено, что высокая степень согласования в тракте обеспечивает время
нарастания переходной характеристики ячейки порядка 30 пс, а электрическая
прочностью позволяет воспроизводить импульсы напряженностью до 320 кВ/м.
7. На основе разработанных измерительного преобразователя и
фидерных устройств антенн реализована измерительная система для
определения коэффициента пропускания радиопоглощающих материалов путем
зондирования сверхкороткими электромагнитными импульсами. Показано, что
при расположении радиопоглощающего материала на границе прожекторной
зоны излучения передающей антенны обеспечивается минимальный уровень
шумов в случае, если также соблюдается условие безэховости (временная
селекция
полезного
сигнала
на
фоне
огибающего).
Проведены
экспериментальные исследования измерительной системы и установлено
совпадение характера частотных характеристик коэффициента пропускания,
полученных импульсным методом и традиционным узкополосным
зондированием.
В настоящей работе решена актуальная научно-техническая задача
разработки методов и средств измерения амплитудно-временных параметров
сверхкоротких электромагнитных импульсов в пикосекундном диапазоне, а
также эталонных установок для их калибровки в пикосекундном и
субнаносекундном диапазонах.
27
СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
Статьи в научных изданиях, рекомендованных ВАК
1. Эталонный комплекс сверхкоротких электромагнитных импульсов с
длительностью фронта 20 пс / С.В. Тихомиров, К.Ю. Сахаров, О.В. Михеев, В.А.
Туркин, А.В. Сухов, А.И. Алешко // Измерительная техника. 2010. № 7. С. 57-59.
2. Исследование неопределенности воспроизведения единиц напряженностей
импульсных электрического и магнитного полей в эталонном комплексе
сверхкоротких электромагнитных импульсов с длительностью фронта 20 пс /
К.Ю. Сахаров, О.В. Михеев, В.А. Туркин, А.В. Сухов, А.И. Алешко //
Измерительная техника. 2010. № 7. С. 65-67
3. Экспериментальные исследования функционирования устройств типовой
комплексной системы безопасности в условиях воздействия сверхкоротких
электромагнитных полей / Б.Б. Акбашев, Н.М. Батонов, К.Ю. Сахаров, В.А.
Туркин, О.В. Михеев, Д.И. Еряшев, М.А. Лафишев, А.В. Сухов // Технологии
электромагнитной совместимости. 2011. № 2. С. 30-36
4. Устойчивость систем видеонаблюдения к воздействию мощных сверхкоротких
электромагнитных импульсов / Б.Б. Акбашев, Н.М. Батонов, К.Ю. Сахаров, В.А.
Туркин, О.В. Михеев, Д.И. Еряшев, М.А. Лафишев, А.В. Сухов // Технологии
электромагнитной совместимости. 2011. № 2. С. 24-29.
5. Аппаратура
для
мониторинга
электромагнитных
излучений
в
сверхкороткоимпульсном диапазоне длительностей / К.Ю. Сахаров, В.А.
Туркин, О.В. Михеев, А.В. Сухов, М.А. Лафишев, Д.И. Еряшев // Технологии
электромагнитной совместимости. 2011. № 4. С. 58-61.
6. Анализ функционирования бортовых вычислительных комплексов при
воздействии сверхкоротких электромагнитных полей / В.А. Михайлов,
Л.О. Мырова, Т.Л. Рязановский, И.Г. Солдатов, И.А. Фомина, А.В. Сухов //
Электросвязь. 2013. № 6. С. 31-33.
7. Экспериментальные исследования функционирования устройств RFID в
условиях воздействия сверхкоротких электромагнитных полей / В.А. Михеев,
И.М. Рахманов, А.В. Уткин, Н.Н. Журавлев, К.Ю. Сахаров, А.В. Сухов //
Технологии электромагнитной совместимости. 2013. № 4. С. 30-35.
8. Государственный первичный специальный эталон единицы импульсного тока
молниевого разряда в диапазоне 1-100 кА / К.Ю. Сахаров, В.А. Туркин, О.В.
Михеев, А.В. Сухов // Измерительная техника. 2013. № 11. С. 3-6.
28
9. Шунт для измерения импульсных токов на основе гофрированной трубы / К.Ю.
Сахаров, В.А. Туркин, О.В. Михеев, В.Л. Уголев, М.Ю. Денисов, А.В. Сухов //
Метрология. 2014. № 10. С. 11-19.
10. Измерительный преобразователь напряженности импульсного электрического
поля пикосекундной длительности / К.Ю. Сахаров, В.А. Туркин, О.В. Михеев,
М.И. Добротворский, А.В. Сухов // Измерительная техника. 2014. № 2. С. 62-64.
11. Сверхширокополосный электрооптический преобразователь напряженности
импульсного электрического поля / Т.В. Долматов, В.В. Букин, К.Ю. Сахаров, А.В.
Сухов, С.В. Гарнов, В.А. Терехин // Измерительная техника. 2014. № 10. С. 42-44.
12. Метрологическое обеспечение измерений параметров сильных импульсных
электромагнитных полей в субнаносекундном диапазоне / К.Ю. Сахаров, В.А.
Туркин, О.В. Михеев, М.И. Добротворский, А.В. Сухов, А.И. Алешко //
Измерительная техника. 2015. № 9. С. 48-52
13. Использование метода заданных токов для расчета во временной области
параметров импульсных электромагнитных полей с длительностью фронта до 10
пс / К.Ю. Сахаров, С.А. Подосенов, В.А. Туркин, О.В. Михеев, Е.Р. Менькова,
А.В. Сухов, А.И. Алешко // Измерительная техника. 2015. № 11. С. 55-58
14. Методы и средства зондирования радиопоглощающих материалов с помощью
сверхкоротких электромагнитных импульсов /К.Ю. Сахаров, В.А. Туркин, О.В.
Михеев, А.В. Сухов, А.И. Алешко //Измерительная техника. 2015.№ 11. С. 60-63.
15. Метрологическое обеспечение измерений импульсных токов молнии / К.Ю.
Сахаров, В.А. Туркин, О.В. Михеев, В.Л. Уголев, М.Ю. Денисов, А.В. Сухов //
Измерительная техника. 2015. № 11. С. 58-60.
16. Метрологическое обеспечение средств измерений параметров импульсных
электрического и магнитного полей естественного и искусственного
происхождения / К.Ю. Сахаров, В.А. Туркин, О.В. Михеев, М.И. Добротворский,
А. В. Сухов, А. И. Алешко. // Измерительная техника. 2016. № 2. С. 40-42.
Патенты на изобретения и полезные модели
1. Устройство для измерения параметров электромагнитного импульса со
сверхкороткой длительностью фронта пат. 2468375 / Сахаров К.Ю., Михеев О.В.,
Туркин В.А., Добротворский М.И., Сухов А.В. ; заявитель и патентообладатель
Всеросс. науч.-исслед. ин-т оптико-физических измерений. - 2011125594/28 ; заявл.
22.06.2011 ; опубл. 27.11.2012, Бюл. № 33. 8 с.
2. Устройство для измерения коэффициента отражения радиопоглощающих
материалов : пат. 155117 Рос. Федерация / К.Ю. Сахаров, В.А. Туркин, О.В.
Михеев, А.В. Сухов; заявитель и патентообладатель Всеросс. науч.-исслед. ин-т
29
оптико-физических измерений. - 2015118598/28 ; заявл. 19.05.2015 ; опубл.
20.09.2015, Бюл. № 26. 1 с.
3. Устройство для излучения электромагнитных импульсов : пат. 2454762 Рос.
Федерация / Сахаров К.Ю., Михеев О.В., Туркин В.А., А.В. Сухов ; заявитель и
патентообладатель Всеросс. науч.-исслед. ин-т оптико-физических измерений. 2011116629/07 ; заявл. 27.04.2011 ; опубл. 27.06.2012, Бюл. № 18. 6 с.
Работы, опубликованные в других изданиях
1. Подготовка
государственного
специального
эталона
единиц
напряженностей импульсных электрического и магнитного полей с длительностью
фронта импульсов до 20 пс (ГЭТ 178-2010) России к сличению с национальным
эталоном Украины / К.Ю. Сахаров, В.А. Туркин, О.В. Михеев, А.В. Сухов,
В.Н. Днищенко // Системы обработки информации. 2011. № 6. С. 129-131.
2. Методы и средства мониторинга электромагнитных излучений в
сверхкороткоимпульсном диапазоне длительностей / К.Ю. Сахаров, В.А. Туркин,
О.В. Михеев, А.В. Сухов, В.Н. Днищенко // Сб. науч. трудов 4-го Межд.
радиоэлектр. форума «Прикладная радиоэлектроника. Состояние и перспективы
развития» (Харьков, Украина, 10-13 октября 2011 г.). Т. 1. Ч. 2. С. 151-154.
3. Метрологическое
обеспечение
измерений
характеристик
радиопоглощающих материалов и объектов методом сверхкороткоимпульсного
зондирования / К.Ю. Сахаров, В.А. Туркин, О.В. Михеев, А.В. Сухов // Сб. науч.
трудов X Всеросс. науч.-техн. конф. «Метрологическое обеспечение обороны и
безопасности в РФ» (пос. Поведники Моск. обл., 27-29 октября 2014 г.). С. 188-191.
4. Эталоны ВНИИОФИ в области обеспечения единства измерений
параметров импульсных электрических и магнитных полей / К.Ю. Сахаров, В.А.
Туркин, О.В. Михеев, А.В Сухов // Сб. науч. трудов IX Всеросс. науч.-техн. конф.
«Метрология в радиотехнике» (Менделеево, 17-19 июня 2014 г.). С. 27-35.
5. Измерительная
система
для
определения
характеристик
радиопоглощающих материалов методом сверхкороткоимпульсного зондирования
/ К.Ю. Сахаров, В.А. Туркин, О.В. Михеев, А.В. Сухов // Сб. науч. трудов IX
Всеросс. науч.-техн. конф. «Метрология в радиотехнике» (Менделеево, 17-19 июня
2014 г.). С. 153-157.
6. Microstrip transducer for UWB EMP characterization / K.Yu. Sakharov, V.A.
Turkin, O.V. Mikheev, M.I. Dobrotvorsky, A.V. Sukhov // Proc. of American
Electromagnetics Symp. AMEREM-2014 (Albuquerque, USA, 27-31 July 2014). P. 26.
7. The upgrade of subnanosecond TEM-cell of Russian National Standard Facility
of Units of Pulsed Electric and Magnetic Field Strength / K.Yu. Sakharov, V.A. Turkin,
O.V. Mikheev, M.I. Dobrotvorsky, A.V. Sukhov // Proc. of 7th Int. Conf. on
30
Ultrawideband and Ultrashort Impulse Signals UWBUSIS-2014 (Kharkiv, Ukraine, 1519 September 2014). P. 89-90.
8. Аппаратура
для
сверхкороткоимпульсного
зондирования
радиопоглощающих материалов и объектов / К.Ю. Сахаров, В.А. Туркин, О.В.
Михеев, А.В. Сухов, А.И. Алешко // Сб. науч. трудов II Всеросс. науч.-практ. конф.
«Академические Жуковские чтения» (Воронеж, 25-27 ноября 2014 года). С. 229-232.
9. A measuring system for characterization of radar-absorbent materials by ultrashort electromagnetic pulse sounding over the range 0.1-40 GHz / K.Yu. Sakharov, V.A.
Turkin, O.V. Mikheev, A.I. Aleshko, A.V. Sukhov // Proc. of 14th Conf. on Microwave
Techniques COMITE 2015 (Pardubice, Czech Republic, 21-23 April 2015). P. 1-4.
10. Метрологическое
обеспечение
измерений
импульсных
электромагнитных полей в пикосекундном диапазоне / К.Ю. Сахаров, С.А.
Подосенов, А.В. Сухов, В.А. Туркин, О.В. Михеев, А.И. Алешко // Сб. науч. трудов
II Всеросс. науч.-техн. конф. «ТЕХНОЭМС-2015» (Москва, 1-2 апреля 2015). С. 22-26
11. Метрологическое
обеспечение
сверхширокополосных
радиолокационных измерений / К.Ю. Сахаров, В.А. Туркин, О.В. Михеев, А.В.
Сухов, А.И. Алешко // Сб. науч. трудов XXIX Всеросс. симп. «Радиолокационное
исследование природных сред» (Санкт-Петербург, 25-26 марта 2015). С. 301-305
12. Радиолокационные исследования радиопоглощающих материалов при
помощи сверхкоротких электромагнитных импульсов: прикладной аспект / К.Ю.
Сахаров, В.А. Туркин, О.В. Михеев, А.В. Сухов, А.И. Алешко // Сб. науч. трудов
XXIX Всеросс. симп. «Радиолокационное исследование природных сред» (СанктПетербург, 25-26 марта 2015). С. 306-312.
13. Тенденции метрологического обеспечения измерений параметров
сверхкоротких электромагнитных импульсов на основе аналоговой фотоники /
К.Ю. Сахаров, А.В. Сухов, В.А. Туркин, О.В. Михеев // Сб. науч. трудов Всеросс.
науч.-техн. конф. «Метрологическое обеспечение фотоники» (Москва, 14-17
апреля 2015). С. 139-142.
14. Измерение
коэффициентов
отражения
и
пропускания
радиопоглощающих материалов во временной области / К.Ю. Сахаров, В.А.
Туркин, О.В. Михеев, А.В. Сухов, А.И. Алешко // Сб. науч. трудов III Всеросс.
науч.-техн. конф. «ТЕХНОЭМС-2015» (Москва, 18-20 апреля 2016). С. 144-148.
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
27
Размер файла
948 Кб
Теги
измерение, диапазона, метод, средств, импульсов, пикосекундном, электромагнитная, параметры, сверхкоротких
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа