RU2757359C1 - Radiovisor based on millimeter emission receivers with pyramidal horn antennas - Google Patents
Radiovisor based on millimeter emission receivers with pyramidal horn antennas Download PDFInfo
- Publication number
- RU2757359C1 RU2757359C1 RU2020125580A RU2020125580A RU2757359C1 RU 2757359 C1 RU2757359 C1 RU 2757359C1 RU 2020125580 A RU2020125580 A RU 2020125580A RU 2020125580 A RU2020125580 A RU 2020125580A RU 2757359 C1 RU2757359 C1 RU 2757359C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- radiation
- pyramidal
- radiovisor
- horn antennas
- millimeter
- Prior art date
Links
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims abstract description 3
- 239000013598 vector Substances 0.000 claims abstract description 3
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 52
- 239000011888 foil Substances 0.000 claims 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 6
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 6
- 238000012800 visualization Methods 0.000 description 6
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 239000010445 mica Substances 0.000 description 4
- 229910052618 mica group Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 238000011161 development Methods 0.000 description 3
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 2
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 description 2
- 230000010365 information processing Effects 0.000 description 2
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 description 2
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 2
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 244000309464 bull Species 0.000 description 1
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 1
- 230000021615 conjugation Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000004020 luminiscence type Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 229910001120 nichrome Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 238000005375 photometry Methods 0.000 description 1
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 1
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
- G01J1/56—Photometry, e.g. photographic exposure meter using radiation pressure or radiometer effect
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
- G01J5/10—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using electric radiation detectors
- G01J5/20—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using electric radiation detectors using resistors, thermistors or semiconductors sensitive to radiation, e.g. photoconductive devices
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к технике радиоизмерений, в частности к измерениям интенсивности источников электромагнитного излучения, и может быть использовано для экспрессного исследования пространственного распределения энергии (мощности), излучения линзовых и зеркальных антенн на длинах волн 1-3 мм.The invention relates to techniques for radio measurements, in particular to measuring the intensity of sources of electromagnetic radiation, and can be used for express research of the spatial distribution of energy (power), radiation of lens and mirror antennas at wavelengths of 1-3 mm.
Устройства визуализации служат для анализа импульсного и непрерывного излучения в терагерцовом (ТГц) диапазоне с целью определения размера, конфигурации и пространственного распределения энергии (мощности) излучения. Метрологическое обеспечение современных радиолакационных и телекоммуникационных систем невозможно без контрольно-измерительной аппаратуры. В связи с активным развитием источников терагерцового излучения, становится актуальной задача разработки устройств визуализации и измерения терагерцового излучения, способных функционировать в условиях производственной практики и в полевых условиях, обеспечивающих экспрессный контроль параметров указанного излучения. Отсутствие коммерчески доступных устройств, для визуализации терагерцового излучения, потребовало разработки новых методов их регистрации.Imaging devices are used to analyze pulsed and continuous radiation in the terahertz (THz) range in order to determine the size, configuration, and spatial distribution of radiation energy (power). Metrological support of modern radar and telecommunication systems is impossible without instrumentation. In connection with the active development of sources of terahertz radiation, it becomes urgent to develop devices for visualization and measurement of terahertz radiation, capable of functioning under industrial practice and in the field, providing rapid control of the parameters of this radiation. The lack of commercially available devices for visualizing terahertz radiation required the development of new methods for their registration.
Основными проблемами при разработке устройств визуализации излучения являются: обеспечение высокого уровня чувствительности и ее равномерности по всему полю визуализации, необходимость запоминания информации, малое время записи и стирания информации, обеспечение постоянства чувствительности при изменении температуры окружающей среды.The main problems in the development of radiation visualization devices are: ensuring a high level of sensitivity and its uniformity over the entire visualization field, the need to memorize information, short time for recording and erasing information, ensuring constant sensitivity when the ambient temperature changes.
Известно устройство для визуального наблюдения и регистрации электромагнитного излучения, предназначенное для качественного наблюдения и количественных измерений пространственного распределения полей излучения. (Радиовизор - приемник прямого видения ИК-СВЧ излучения с применением кристаллофосфоров / А.П. Бажулин, Е.А. Виноградов, И.А. Ирисова и др. // Труды ФИАН. 1980. Т. 117, С. 121-132). Приемник работает на принципе температурного тушения люминесценции, соответствующего пространственному распределению интенсивности исследуемого поля ИК-СВЧ волн. Локальный нагрев люминесцентного экрана регистрируемым излучением приводит к значительным изменениям интенсивности свечения экрана, вызванного ультрафиолетовым возбуждением (термографический эффект). Наблюдать изображение распределения плотности энергии излучения, падающей на устройство, можно как визуально, так и при помощи фотографирования с последующим фотометрированием или с применением других методов регистрации видимого излучения. Чувствительность экрана определяется характеристиками люминофора и мощностью излучения. Порог визуальной регистрации прибора составляет около 1 мВт/см2. На экране радиовизора можно разглядеть детали изображения размером порядка десятых долей миллиметра.Known is a device for visual observation and registration of electromagnetic radiation, intended for qualitative observation and quantitative measurements of the spatial distribution of radiation fields. (Radiovisor - a receiver of direct vision of infrared microwave radiation using crystal phosphors / A.P. Bazhulin, E.A. Vinogradov, I.A. ). The receiver operates on the principle of temperature quenching of luminescence, which corresponds to the spatial distribution of the intensity of the investigated field of IR-microwave waves. Local heating of the luminescent screen by the detected radiation leads to significant changes in the intensity of the screen glow caused by ultraviolet excitation (thermographic effect). The image of the distribution of the radiation energy density incident on the device can be observed both visually and by photographing with subsequent photometry or using other methods of registering visible radiation. The screen sensitivity is determined by the characteristics of the phosphor and the radiation power. The visual detection threshold of the device is about 1 mW / cm 2 . On the screen of the radio imager, you can see the details of the image with a size of the order of tenths of a millimeter.
Однако описанное выше устройство обладает низкой чувствительностью в ТГц-диапазоне и малой постоянной времени устройства.However, the device described above has a low sensitivity in the THz range and a short time constant of the device.
Известно устройство визуализации инфракрасного и миллиметрового излучении в диапазоне длин волн 0,4-16,67 мкм и 2-3 мм (патент RU №2687992 МПК G01J 1/02 (2006.01) G01J 5/02 (2006.01) УСТРОЙСТВО ВИЗУАЛИЗАЦИИ ИНФРАКРАСНОГО И МИЛЛИМЕТРОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ, Опубликовано: 17.05.2019 Бюл. №14), содержащее плоский корпус с расположенной в нем опорной рамкой в виде двух диэлектрических колец, и имеющий два окна для регистрации излучения, при этом плоский корпус закреплен на держателе со стойкой, между диэлектрическими кольцами размещена диэлектрическая подложка, покрытая структурой из термохромного материала с гистерезисной зависимостью изменения цветовой окраски от температуры, корпус имеет съемную крышку со входным окном, опорная рамка выполнена съемной, диэлектрическая подложка выполненная из слюды, покрыта пленочным поглотителем из сплава нихром (Х20Н80), толщиной 17-23 нм, на другой стороне подложки расположен термохромный слой, исполняемый в виде двух вариантов: из Al-VOx или слой из черного красителя - ХЖК.Known visualization device for infrared and millimeter radiation in the wavelength range of 0.4-16.67 microns and 2-3 mm (patent RU No. 2687992 IPC G01J 1/02 (2006.01) G01J 5/02 (2006.01) , Published: 05/17/2019 Bull. No. 14), containing a flat case with a support frame located in it in the form of two dielectric rings, and having two windows for recording radiation, while the flat case is fixed on a holder with a stand, a dielectric substrate covered with a structure made of thermochromic material with a hysteresis dependence of the color change on temperature, the case has a removable cover with an entrance window, the support frame is removable, the dielectric substrate is made of mica, covered with a film absorber made of nichrome alloy (Kh20N80), thickness 17-23 nm , on the other side of the substrate there is a thermochromic layer, made in the form of two versions: from Al-VO x or a layer from black dye - CLC.
Недостатком устройства является полуколичественная оценка мощности (энергии) визуализируемого излучения по цветовой картине изображения (каждому цвету соответствует определенная величина плотности мощности (энергии) излучения. Для пленочной структуры Al-VOx имеет место 3 градации яркости и цветности изображения, а для слоя из холестерического жидкого кристалла соответственно 5 градаций.The disadvantage of the device is a semi-quantitative assessment of the power (energy) of the visualized radiation according to the color picture of the image (each color corresponds to a certain value of the radiation power (energy) density. For the Al-VO x film structure, there are 3 gradations of brightness and chromaticity of the image, crystal, respectively, 5 gradations.
Известно устройство визуализации и измерения миллиметрового излучения состоящее из приемника миллиметрового излучения, оптико-механического сканера, интерфейса измерительной системы, программы обработки информации и ноутбука. (А.С. Олейник, В.П. Мещанов, Н.А. Коплевацкий и др. Селективный приемник миллиметрового излучения с пирамидальной рупорной микроантенной // Радиотехника, Т. 83. N7, 2019, С. 38-44).A device for visualization and measurement of millimeter radiation is known, consisting of a millimeter radiation receiver, an optical-mechanical scanner, an interface of the measuring system, an information processing program and a laptop. (A.S. Oleinik, V.P. Meshchanov, N.A.
Сканер обеспечивает перемещение приемника по осям х и у (создает 2D-проекцию распределения интенсивности излучения по сечению радиолуча). Интерфейс измерительной системы выводит измерительную информацию на вход ноутбука, где с помощью программы обеспечивается преобразование значений напряжений измерительных каналов приемника в рельеф столбцов на экране ноутбука (высота каждого столбца соответствует плотности мощности соответствующего измерительного канала). Кроме того осуществляется цветовая кодировка каждого столбца, который соответствует зависимости пороговой чувствительности приемника. Информация в виде числовых значений плотности мощности измерительных каналов приемника выводится параллельно. Таким образом на экране ноутбука имеет место графическая, цифровая и цветовая картина распределения плотности мощности радиолуча в трехмерном измерении (3D-профиль на плоскости приемной площадки приемника).The scanner provides the movement of the receiver along the x and y axes (creates a 2D projection of the radiation intensity distribution over the radio beam cross section). The interface of the measuring system outputs the measuring information to the input of the laptop, where, using the program, the voltage values of the measuring channels of the receiver are converted into the relief of the columns on the laptop screen (the height of each column corresponds to the power density of the corresponding measuring channel). In addition, each column is color-coded, which corresponds to the dependence of the receiver's threshold sensitivity. Information in the form of numerical values of the power density of the measuring channels of the receiver is displayed in parallel. Thus, a graphic, digital and color picture of the distribution of the power density of the radio beam in three dimensions (3D profile on the plane of the receiving area of the receiver) takes place on the laptop screen.
Основным ограничением применения устройства является время сканирования (формирование теплового поля объекта). Оптико-механические сканеры, в зависимости от времени формирования теплового поля Tn подразделяются: Tn>20с - низкоскоростные, 0,5с<Tn<20с - среднескоростные, Tn<0,5с - высокоскоростные, это ограничивает формирование растра изображения.The main limitation of the use of the device is the scanning time (formation of the thermal field of the object). Optical-mechanical scanners, depending on the time of formation of the thermal field Tn, are subdivided: Tn> 20s - low-speed, 0.5s <Tn <20s - medium-speed, Tn <0.5s - high-speed, this limits the formation of the image raster.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является система пассивного радиовидения функционирующая в режиме реального времени. Система состоит из антенного блока, приемной матрицы сенсоров, многоканального блока обработки видео сигналов, АЦП, системы сканирования, устройства термостабилизации, управляющего блока обработки и визуализации радиоизображения (персонального компьютера).Closest to the proposed invention is a passive radio imaging system operating in real time. The system consists of an antenna unit, a receiving matrix of sensors, a multichannel video signal processing unit, an ADC, a scanning system, a thermal stabilization device, a control unit for processing and visualizing a radio image (personal computer).
(Гладун В.В., Котов А.В., Криворучко В.И. и др. Система ближнего пассивного радиовидения 3-мм диапазона // Журнал радиоэлектроники, 2010, №7 С. 1-13)(Gladun V.V., Kotov A.V., Krivoruchko V.I. et al. Near passive radio imaging system of 3-mm range // Journal of radio electronics, 2010, No. 7 pp. 1-13)
Антенна прибора выполнена из эллиптического зеркала, в ближнем фокусе которого располагается линейка сенсоров. Наблюдаемый объект находится в дальнем фокусе антенны. Сигналы с линейки сенсоров поступают на блок преобразователя, где происходит компьютерная обработка и построение изображения на экране монитора. Оптическая ось антенны отклонена от оси установки на заданный угол. Матрица сенсоров расположена в фокальной плоскости с некоторым смещением относительно оси установки. Такое положение приводит к смещению лучей во втором фокусе относительно оси антенны. Синхронизация сканирования осуществляется качанием зеркала шаговым двигателем. Траектория лучей в сканируемой зоне образует растр изображения. Недостатком системы является необходимость в использовании оптико-механического сканера.The antenna of the device is made of an elliptical mirror, in the near focus of which there is a line of sensors. The observed object is in the far focus of the antenna. The signals from the line of sensors are fed to the transducer unit, where computer processing takes place and an image is built on the monitor screen. The optical axis of the antenna is deflected from the axis of the installation at a given angle. The sensor array is located in the focal plane with some displacement relative to the installation axis. This position leads to the displacement of the beams in the second focus relative to the axis of the antenna. Synchronization of scanning is carried out by swinging the mirror with a stepper motor. The path of the rays in the scanned area forms a raster of the image. The disadvantage of the system is the need to use an optical-mechanical scanner.
Техническая проблема настоящего изобретения заключается в создании простой, компактной конструкции радиовизора, обеспечивающего визуализацию измерения энергетических параметров миллиметрового излучения и способного функционировать в полевых условиях.The technical problem of the present invention is to create a simple, compact design of a radio imager that provides visualization of the measurement of energy parameters of millimeter radiation and is capable of operating in the field.
Задачей настоящего изобретения заключается в исключении оптико-механической системы развертки и формирования изображения, упрощении конструкции и возможности ее эксплуатации в полевых условиях.The objective of the present invention is to eliminate the optical-mechanical system of scanning and image formation, to simplify the design and the possibility of its operation in the field.
Сущность изобретения характеризуется тем, что радиовизор на основе приемников миллиметрового излучения с пирамидальными рупорными антеннами состоит из герметичного корпуса с входным окном прозрачным для регистрируемого излучения и съемной задней крышкой, перед окном закреплена диэлектрическая пластина с двухсторонней металлизацией, на лицевой поверхности пластины расположены один или несколько многоэлементных приемников миллиметрового излучения снабженных пирамидальными слабонаправленными рупорными микроантеннами, рупоры микроантенн размещены друг от друга с условием сопряжения их поверхностей объемов пространственных диаграмм направленности в двух перпендикулярных плоскостях электрического Е и магнитного Н векторов на уровне половинной мощности приема излучения, на свободных местах поверхности пластины расположены электронные приборы интерфейса измерительной системы.The essence of the invention is characterized by the fact that a radiovisor based on receivers of millimeter radiation with pyramidal horn antennas consists of a sealed housing with an entrance window transparent for the recorded radiation and a removable back cover, a dielectric plate with double-sided metallization is fixed in front of the window, one or more multi-element receivers of millimeter radiation equipped with pyramidal weakly directional horn microantennas, horns of microantennas are placed from each other with the condition of conjugation of their surfaces of volumes of spatial radiation patterns in two perpendicular planes of electric E and magnetic H vectors at the level of half the radiation receiving power, electronic interface devices are located at free places of the plate surface measuring system.
Коэффициент направленного действия рупоров находятся в диапазоне 20-5.The directivity of the horns is in the 20-5 range.
Радиовизор может содержать один многоэлементный приемник, снабженный пирамидальной рупорной антенной с коэффициентом направленного действия равным 5.The radio imager can contain one multi-element receiver equipped with a pyramidal horn antenna with a directivity factor equal to 5.
Технический результат базируется на объединении пространственных диаграмм направленности пирамидальных рупорных антенн, что обеспечивает увеличение зоны приема объекта излучения. Внутри волноводов каждой из антенн находится приемная площадка приемника на которой расположены измерительные каналы на основе пленочной структуры Cr-слюда-VOx.The technical result is based on the combination of spatial radiation patterns of pyramidal horn antennas, which provides an increase in the reception area of the radiation object. Inside the waveguides of each of the antennas there is a receiving area of the receiver on which the measuring channels based on the Cr-mica-VO x film structure are located.
Быстродействие и высокая чувствительность радиовизора обусловлены использованием многоэлементных приемников миллиметрового излучения с пирамидальными рупорными антеннами.The speed and high sensitivity of the radio imager are due to the use of multi-element receivers of millimeter radiation with pyramidal horn antennas.
Расширение зоны приемы излучения объекта достигается путем использования четного числа рупоров и совмещения их пространственных диаграмм направленности в горизонтальной и вертикальной плоскостях по уровню половинной мощности приема излучения.Expansion of the radiation reception area of the object is achieved by using an even number of horns and aligning their spatial radiation patterns in the horizontal and vertical planes at the level of half the radiation receiving power.
Предлагаемое изобретение поясняется иллюстрациями, где:The proposed invention is illustrated by illustrations, where:
на фиг. 1 приведена блок-схема радиовизора;in fig. 1 shows a block diagram of a radio imager;
на фиг. 2 показан продольный разрез корпуса радиовизора, соединенного с ноутбуком;in fig. 2 shows a longitudinal section of the body of a radio imager connected to a laptop;
на фиг. 3 приведен корпус многоэлементного приемника с пирамидальной рупорной антенной в разрезе и приемная площадка приемника с измерительными каналами;in fig. 3 shows the case of a multielement receiver with a pyramidal horn antenna in section and a receiving area of the receiver with measuring channels;
на фиг. 4 приведены диаграммы направленности пирамидальных рупорных антенн с коэффициентом усиления в диапазоне 26-2.6;in fig. 4 shows the radiation patterns of pyramidal horn antennas with a gain in the range of 26-2.6;
на фиг. 5 представлена схема установки приемников с пирамидальными рупорными антеннами на диэлектрической пластине внутри корпуса радиовизора.in fig. 5 shows a diagram of the installation of receivers with pyramidal horn antennas on a dielectric plate inside the housing of the radio imager.
Позициями 1-10 на чертежах обозначены:Numbers 1-10 in the drawings denote:
1 - цилиндрический корпус, 2 - прозрачное для регистрируемого излучения окно, 3 - фольгированная диэлектрическая плата, 4 - многоэлементные приемники с рупорными антеннами, 5 - интерфейс измерительной системы, 6 - съемная крышка, 7 - держатель; 8 - СОМ-порт; 9 - стойка; 10 - ПК.1 - cylindrical body, 2 - window transparent for recorded radiation, 3 - foil-plated dielectric board, 4 - multi-element receivers with horn antennas, 5 - measuring system interface, 6 - removable cover, 7 - holder; 8 - COM port; 9 - rack; 10 - PC.
На фиг. 1 приведена блок-схема радиовизора.FIG. 1 shows a block diagram of a radio imager.
Миллиметровое излучение через прозрачное окно 2 корпуса 1 радиовизора облучает поверхности раскрыва пирамидальных рупорных микроантенн 4. Внутри волноводов рупорных антенн расположены приемные площадки приемников, которые равномерно заполнены измерительными каналами в виде квадратных пикселей размером 0,15×0,15 мм2 на основе структуры Cr-слюда-VOx. Зазоры между каналами равны по размеру измерительным каналам. Интерфейс измерительной системы 5 осуществляет последовательный опрос всех измерительных каналов и передает информацию в персональный компьютер 10. С помощью программы обработки информации на экране ПК выводится графическая, цифровая и цветовая картина распределения плотности мощности (энергии) радиолуча в трехмерном измерении (в виде 3D профиля на плоскости приемной площадки приемника).Millimeter radiation through the
На фиг. 2 Продольный разрез корпуса, подключенного к ПК, радиовизора, где 1 - цилиндрический корпус; 2 - прозрачное для излучения окно; 3 - фольгированная диэлектрическая плата; 4 - многоэлементные приемники с рупорными антеннами; 5 - интерфейс измерительной системы; 6 - съемная крышка; 7 - держатель; 8 - СОМ-порт; 9 - стойка; 10 - ПК.FIG. 2 Longitudinal section of the body, connected to the PC, of the radio imager, where 1 - cylindrical body; 2 - window transparent for radiation; 3 - foil-clad dielectric board; 4 - multi-element receivers with horn antennas; 5 - interface of the measuring system; 6 - removable cover; 7 - holder; 8 - COM port; 9 - rack; 10 - PC.
Заявляемое устройство содержит цилиндрический корпус 1, закрытый с лицевой стороны прозрачным для регистрируемого излучения окном 2 и с обратной стороны съемной крышкой 6. Внутри корпуса 1 между окном 2 и крышкой 6 размещена диэлектрическая пластина с двухсторонней металлизацией 3. На поверхности пластины 3 перед окном 2 размещены один или несколько многоэлементных приемников миллиметрового излучения 4 с пирамидальными рупорными антеннами. На свободной поверхности пластины 3 размещены электронные приборы интерфейса измерительной системы 5. Корпус 1 крепится на держателе 7, который соединен со стойкой 9. Внутри держателя 7 расположен СОМ-порт 8, который соединяет корпус радиовизора с ПК 10.The inventive device contains a
На фиг. 3 Вид приемника в разрезе, сопряженного с пирамидальной рупорной антенной: 11 - основание корпуса; 12 - съемная крышка; 13 - диэлектрическая подложка; 14 - рупорная антенна; 15 - пиксели из Cr; 16 - пиксели из VOx с контактными площадками; 17, 18 - токоведущие выводы; 19 - диэлектрический столбик; 20 - позолоченные выводы.FIG. 3 Sectional view of the receiver coupled with a pyramidal horn antenna: 11 - housing base; 12 - removable cover; 13 - dielectric substrate; 14 - horn antenna; 15 - pixels from Cr; 16 - pixels from VOx with contact pads; 17, 18 - current-carrying leads; 19 - dielectric column; 20 - gold plated leads.
Пирамидальная рупорная микроантенна 14 закреплена в съемной крышке корпуса 12. Внутри основания корпуса 11 расположены диэлектрические столбики 19 на которых закреплена диэлектрическая подложка 13. Внутри волновода пирамидального рупора 14 находится приемная площадка приемника на которой размещены измерительные каналы в виде пикселей 0,15×0,15 мм2. Измерительные каналы выполнены из структуры Cr-слюда VOx причем пиксели из Cr 15 находятся на лицевой поверхности слюдяной подложки 13, а пиксели из VOx 16 на ее обратной стороне. Пиксели VOx 16 имеют токоведущие выводы 17, 18. Основание корпуса снабжено позолоченными выводами 20.The
На фиг. 4 приведены результаты расчета пространственных диаграмм направленности приема излучения пирамидальных рупоров сопряженных с прямоугольным волноводом WR6 (1,6×0,8 мм2) на длине волны 2,99 мм по методике работ (Белоцерковский Г.Б. Задачи и расчеты по курсу "Основы радиотехники и антенны", 1966, Москва, Машиностроение, 197 с.; Воскресенский Д.И., Гостюхин В.Л., Максимов В.М., Пономарёв Л.И. Устройства СВЧ и антенны / Под ред. Д.И. Воскресенского. Изд. 2-е, доп. и перераб. - М.: Радиотехника 2006. - 376 с.)FIG. 4 shows the results of calculating the spatial radiation reception patterns of pyramidal horns conjugated with a rectangular waveguide WR6 (1.6 × 0.8 mm 2 ) at a wavelength of 2.99 mm according to the method of work (Belotserkovsky GB Tasks and calculations for the course "Fundamentals radio engineering and antennas ", 1966, Moscow, Mashinostroenie, 197 p .; Voskresenskiy DI, Gostyukhin VL, Maksimov VM, Ponomarev LI Microwave Devices and Antennas / Ed. Voskresensky. 2nd ed., Additional and revised - M .: Radiotekhnika 2006. - 376 p.)
Результаты расчета приведены в таблице 1.The calculation results are shown in Table 1.
1. Определяем площадь раскрыва рупора Sa 1. Determine the area of the horn opening S a
Где G - коэффициент усиления, а' и b' - размеры сторон раскрыва рупора.Where G is the gain, a 'and b' are the dimensions of the sides of the horn aperture.
2. Определяем размеры сторон раскрыва рупора а' и b'2. Determine the dimensions of the sides of the horn opening a 'and b'
3. Определим длину рупора на основании3. Determine the length of the horn based on
4. Определяем 4. Determine
Расчет диаграмм направленности пирамидальных рупорных атенн с коэффициентом усиления G в диапазоне 26-2.6 приведены в таблице 1.Calculation of the radiation patterns of pyramidal horn atennas with a gain G in the range of 26-2.6 are shown in Table 1.
Позициями 1-6, представлены диаграммы направленности приема излучения в зависимости от коэффициента усиления антенны Dн в диапазоне 26-2,6.Positions 1-6, the radiation reception patterns are presented depending on the antenna gain D n in the range 26-2.6.
На фиг. 5 Схема расположения приемников с рупорными антеннами внутри корпуса радиовизора, где 2 - окно, 3 - диэлектрическая пластина, 12 - корпус приемника, 14 - пирамидальный рупор, 21 - ДН в плоскости Н, 22 - ДН в плоскости Е.FIG. 5 Arrangement of receivers with horn antennas inside the housing of the radio imager, where 2 is the window, 3 is the dielectric plate, 12 is the receiver body, 14 is the pyramidal horn, 21 is the pattern in the H plane, 22 is the pattern in the E plane.
Приведена схема установки приемников 22 со слабонаправленными пирамидальными антеннами 23 внутри корпуса радиовизора 1. Расстояния между рупорами 23 устанавливают таким образом, чтобы поверхности их пространственных диаграмм в двух перпендикулярных плоскостях электрического 25 и магнитных 24 векторов касались друг друга на уровне половинной мощности приема излучения (при ). Уровень половинной мощности приема излучения определяет расстояние от раскрыва рупора 23 до прозрачного окна 26 корпуса радиовизора 1.A diagram of the installation of
ПримерExample
Радиовизор содержит многоэлементный приемник терагерцового излучения [Пат. RU №2701187, МПК G01J 5/20 Приемник терагерцевого излучения на основе пленки VOx, опубл. 25.09.2019 Бюль. №27]The radiovisor contains a multi-element terahertz radiation receiver [US Pat. RU No. 2701187,
Разработана конструкция многоэлементного приемника излучения на основе пленочной структуры Cr - слюда - VOx включающего 12 измерительных каналов размером 0,15×0,15 мм2. Приемная площадка приемника составляет 1,6×0,8 мм2, что соответствует размеру широкой и узкой стенкам прямоугольного волновода рупорной микроантенны. Волновод рупорной антенны соприкасается с приемной площадкой приемника, а сам рупор крепится на съемной крышки корпуса приемника. Приемник выполнен в стандартном металлостеклянном корпусе 155.15-2 состоящем из основания ПАЯ 4.880.007 и крышки ПАЯ 7.313007-0 (с отверстием) размером 29,35×19,35×4,4 мм.The design of a multielement radiation detector based on a Cr - mica - VO x film structure, including 12 measuring channels with a size of 0.15 × 0.15 mm 2, has been developed. The receiving area of the receiver is 1.6 × 0.8 mm 2 , which corresponds to the size of the wide and narrow walls of the rectangular waveguide of the horn microantenna. The waveguide of the horn antenna is in contact with the receiving platform of the receiver, and the horn itself is attached to the removable cover of the receiver body. The receiver is made in a standard metal-glass case 155.15-2 consisting of a base PAYA 4.880.007 and a cover PAYA 7.313007-0 (with a hole) measuring 29.35 × 19.35 × 4.4 mm.
Радиовизор обеспечивает экспрессный анализ распределения интенсивности излучения по сечению радиолуча и вывод на экране ПК информации с измерительных каналов приемников в виде столбцов разной высоты и окраски пропорционально энергии (мощности) излучения, с параллельной оцифровкой каждого канала.The radio imager provides an express analysis of the distribution of radiation intensity over the cross section of the radio beam and the display on the PC screen of information from the measuring channels of the receivers in the form of columns of different heights and colors in proportion to the radiation energy (power), with parallel digitization of each channel.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020125580A RU2757359C1 (en) | 2020-07-24 | 2020-07-24 | Radiovisor based on millimeter emission receivers with pyramidal horn antennas |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020125580A RU2757359C1 (en) | 2020-07-24 | 2020-07-24 | Radiovisor based on millimeter emission receivers with pyramidal horn antennas |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2757359C1 true RU2757359C1 (en) | 2021-10-14 |
Family
ID=78286349
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020125580A RU2757359C1 (en) | 2020-07-24 | 2020-07-24 | Radiovisor based on millimeter emission receivers with pyramidal horn antennas |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2757359C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2785524C1 (en) * | 2022-04-08 | 2022-12-08 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет геосистем и технологий" | Radiovisor based on millimetre emission receivers with mesoscale dielectric antennas |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004112700A (en) * | 2002-09-20 | 2004-04-08 | Honda Elesys Co Ltd | Vehicle-mounted millimeter-wave radar antenna |
US8022861B2 (en) * | 2008-04-04 | 2011-09-20 | Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. | Dual-band antenna array and RF front-end for mm-wave imager and radar |
RU2701187C1 (en) * | 2019-03-14 | 2019-09-25 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "НИКА-СВЧ" | Terahertz radiation receiver based on an vox film |
-
2020
- 2020-07-24 RU RU2020125580A patent/RU2757359C1/en active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004112700A (en) * | 2002-09-20 | 2004-04-08 | Honda Elesys Co Ltd | Vehicle-mounted millimeter-wave radar antenna |
US8022861B2 (en) * | 2008-04-04 | 2011-09-20 | Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. | Dual-band antenna array and RF front-end for mm-wave imager and radar |
RU2701187C1 (en) * | 2019-03-14 | 2019-09-25 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "НИКА-СВЧ" | Terahertz radiation receiver based on an vox film |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
V.V. Gladun. and others. "System of short-range passive radio imaging of 3-mm range", JOURNAL OF RADIO ELECTRONICS, No. 7, 2010, pp. 1-13. * |
Гладун В.В. и др. "Система ближнего пассивного радиовидения 3-мм диапазона", ЖУРНАЛ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ, No 7, 2010 г., стр. 1-13. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2785524C1 (en) * | 2022-04-08 | 2022-12-08 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет геосистем и технологий" | Radiovisor based on millimetre emission receivers with mesoscale dielectric antennas |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7511511B2 (en) | Specific absorption rate measuring system, and a method thereof | |
US20040155193A1 (en) | System and method for terahertz imaging using a single terahertz detector | |
US8785852B2 (en) | Terahertz imaging device with improved thermal converter | |
Grossman et al. | Active millimeter-wave imaging for concealed weapons detection | |
CN109444077B (en) | Quantitative measurement system and method for refractive index field based on phase calibration | |
CN109900357B (en) | Method and system for measuring large-scale laser spots of target surface | |
CN110440919B (en) | Two-dimensional real-time terahertz near-field imaging method and device | |
CN108012144A (en) | A kind of X-ray streak camera imaging performance tests system and method | |
KR20130064684A (en) | Terahertz continuous wave system and three dimension imaging abtainning method thereof | |
CN106706157A (en) | Quasi-concentric visual axis-based ICF (inertial confinement fusion) hot spot electronic temperature detection device | |
JPH03500820A (en) | Thermal imaging camera with cooled detector mosaic | |
RU2757359C1 (en) | Radiovisor based on millimeter emission receivers with pyramidal horn antennas | |
CN102998261B (en) | Terahertz wave pseudo heat light source-based imaging device | |
US5020920A (en) | Method and apparatus for millimeter-wave detection of thermal waves for materials evaluation | |
CN109029718A (en) | The THz source divergence angle measurement device and measurement method for having self-calibration function | |
CN108414450A (en) | Momentum space imaging system and its application | |
RU2785524C1 (en) | Radiovisor based on millimetre emission receivers with mesoscale dielectric antennas | |
Verhoeve et al. | ESA's CCD test bench for the Euclid visible channel | |
RU2638381C1 (en) | Device for visualization of infrared and terahetz radiations | |
US8053731B2 (en) | Image forming apparatus and image forming method | |
CN108225554A (en) | A kind of scaling method and device of array terahertz detector responsiveness parameter | |
Pline | Infrared surface temperature measurements for the surface tension driven convection experiment | |
Blain | Future millimeter, submillimeter and far-infrared surveys and their successful follow up | |
RU2239215C2 (en) | Optical construction of thermovision scanning system | |
RU2629909C1 (en) | Static device for determining distribution of field intensity of infrared surface electromagnetic wave along its track |