Введение к работе
Актуальность темы.
Вопросам распространения СВЧ радиоволн в средах, содержащих
эзличные рассеивающие и поглощающие частицы в настоящее время уде-
зется значительное внимание в связи с необходимостью повышения
здежности работы связных и локационных радиотехнических систем в
'благоприятных атмосферных условиях, -а также с целью создания зы-
жоэффективных поглощающих материалов. В ряде исследований послед-
tx лет указывается на существование заметных величин ослабления
ідиоволн СМ и ММ диапазона в пылевом аэрозоле, в частности, при
ІЛИЧИИ в атмосфере взвешенных частиц твердого углерода (нитевидные
опья сажи в выбросах ТЭЦ и нефтяных пожаров, угольная пыль в шах-
х и карьерах). Экспериментальные и теоретические исследования
лабления радиоволн атмосферными частицами посвящены в основном
ществам, являющимся либо хорошими диэлектриками Свода, лед, дву-
ись кремния), либо хорошими проводниками (металлические диполи).
я веществ с промежуточными значениями проводимости (различные ви-
графитов, полупроводниковые и тонкопленочные материалы) исследо-
тая такого рода крайне немногочислены. В части теории это связано
трудностями расчета (особенно в резонансной области) рассеяния ЭМ
тн на частицах сложной формы при наличии потерь. А при экспери-
ггальных исследованиях необходимы специальные аппаратурные и ме-
ические решения, связанные с получением однородных аэрозольных
t иных взвесей из таких частиц и с измерением больших величин ос-
іления. В то же время именно аэрозольные и композитные среды, со-
іяіииє из малых сильновытянутых частиц с конечной проводимостью
ериала, обладают уникальными радиофизическими свойствами. На их
ове можно получать искусственные среды, одновременно сильно пог-
ающие и практически не отражающие в СВЧ диапазоне, то есть близ-
кие по параметрам к абсолютно черному телу,а также создавать искусственные диэлектрики с большим коэффициентом преломления.
Цель работы : экспериментальное и теоретическое исследованиі особенностей распространения СВЧ радиоволн в средах с микрочастица ми твердого углерода. Для этого требуется решить следующие задачи:
на основе электромагнитной теории провести анализ поглощени и рассеяния радиоволн СМ и ММ диапазонов во взвесях малых, несфери ческих. проводящих частиц в широком диапазоне изменения продольны и поперечных размеров последних, а также величин электропроводност их материала;
осуществить экспериментальные исследования для получени данных о величине и частотных свойствах ослабления СВЧ излучения искусственных аэрозолях и смесях с частицами указанного вида, частности, для сред на базе микроигл твердого углерода (графитаУ,
сопоставить теоретические и экспериментальные результаты оценить степень их соответствия друг другу.
Научная новизна. Новыми в настоящей работе являются: совоку: ность экспериментальных данных по распространению СВЧ радиоволн сильнопоглошающих аэрозольных и композитных средах с микрочастица1 углерода, полученная на специально созданном, радиофизическом ком: лексе, а также теоретическая модель, предложенная для их описания
Практическая ценность работы.
Эксперимеьгальные и теоретические результаты по исследован ослабления СВЧ радиоволн в средах, содержащих микрочастицы твердо углерода, могут быть использованы при оценке потенциалов сист связи и локации СМ и ММ диапазонов, работающих в условиях с вероя ным или постоянным наличием аэрозольных образований такого рода, также найти применение в решении задач дистанционного зондировак атмосферы и в приборах для экологического контроля промышленн выбросов. Полученные в диссертационной работе данные могут слуа» методической основой опытно-конструкторских разработок по создав высокоэффективных поглощающих материалов и искусственных диэлектр ков с уникальными радиофизическими свойствами.
Положения, выносимые на защиту:
I. Получены экспериментальные данные о существовании значи' льных, до 10 дБ/м, величин ослабления радиоволн СМ и ММ диапазої
в атмосферном аэрозоле, состоящем из микрочастиц твердого углерода.
-
При многочастотном зондировании аэрозольных сред такого рода обнарукено, что для определенных параметров частиц аэрозоля на участке с длинами волн от 2 мм до 2 см практически полностью отсутствует зависимость величины ослабления от частоты ЗМ излучения.
-
Предложена теоретическая модель, учитывающая указанную особенность в ослаблении СВЧ радиоволн средами с умеренно проводящими шкрочастицами, которая позволила дать интерпретацию результатам большого числа измерений, проведенных в условиях лабораторного экс-териментз, в специальной аэрозольной камере и на открытом атмосфер-гом полигоне.
-
Рассмотрено, на основе теоретической модели, поведение ос-іабления, создаваемого умеренно проводящими микрочастицами в широ-
:ом диапазоне изменения их параметров и опредлены соотношения между юрмой, размеряли и свойствами материала частиц, при которых обес-:ечиваются наибольшие значения поглощения в СВЧ диапазоне.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на II Всесоюзном совещании по радиометеорологии (Москва, І98В г.),на V Всесоюзной конференции по распространению радиоволн (Алла-Ата, 987 г. ), на III и IV Всесоюзных школах по распространению мм и убмм волн в атмосфере (Харьков, 1989 г. и Нижний Новгород, 1991), э Международной конференции по технологиям в ММ и дальнем ИК диа-эзонах (Китай, 1989).
Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 7 эчатных работах, перечисленных в конце автреферата.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введе-1Я. четырех глав, заключения и списка литературы. Работа изложена з 130 страницах, включая 30 рисунков и 5 таблиц. Список литературы, эдержит ПО наименований.
