Атутов Евгений Борисович
кандидат физико-математических наук
Email: evgeniy_atutov@mail.ru
Тел.: (3012)43-38-41
Общая численность 8 человек, в том числе
– 6 кандидатов наук,
ПРОГРАММА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ 2017-2020 гг.
Патенты, изобретения, программы
Связь с вузами. Педагогическая деятельность сотрудников
В 1971 году в составе лаборатории распространения радиоволн Института естественных наук Бурятского филиала СО АН СССР была организована группа сотрудников во главе с Чимитдоржиевым Н.Б., доктором физико-математических наук, заслуженным деятелем науки Бурятии и России, профессором. Основное научное направление исследований — изучение дифракционных механизмов распространения УКВ в реальной гористой местности, создание эффективных методов передачи сигналов в теневые области.
В 1982 году на основе данной группы организована лаборатория радиофизики. В лаборатории радиофизики тематика исследований расширилась изучением возможности создания условий электромагнитной совместимости радиосистем с помощью дифракционных структур, как в реальных земных условиях, так и на объектах с ограниченным территориальным разносом.
С 1995 года по 2012 год в лаборатории радиофизики проводились также исследования пространственного и временного распределения концентрации малых газовых и аэрозольных составляющих в атмосфере Байкальского региона.
В 2012 году с целью изучения физики взаимодействия электромагнитных волн с лесными, почвенными, водными средами в Институте физического материаловедения на базе лаборатории радиофизики сформирована лаборатория радиозондирования природных сред. В период с 1971 по 2017 гг. защищено 3 докторских и 10 кандидатских диссертаций.
В 2012 году на базе лаборатории радиофизики сформирована лаборатория радиозондирования природных и искусственных сред.
Научное направление лаборатории связано с фундаментальной проблемой взаимодействия электромагнитного поля и вещества и непосредственно касается важнейшей стороны этой проблемы: отражения и преломления волн в природных и искусственных средах. Явление отражения и преломления является основным физическим механизмом в методах радиозондирования.
В период с 1971 по 2017 год сотрудниками лаборатории распространения радиоволн, затем радиофизики, и, в последующем, радиозондирования природных сред защищено 4 докторских и 11 кандидатских диссертаций.
Приоритетное направление II.12. Современные проблемы радиофизики и акустики, в том числе фундаментальные основы радиофизических и акустических методов связи, локации и диагностики, изучение нелинейных волновых явлений.
Программа II.12.2. Радиофизические методы исследования верхней атмосферы и ионосферы. Распространение радиоволн - координатор член-корреспондент РАН А.П. Потехин.
Тема (проект) 336-2016-0002 «12.2.4. «Распространение радиоволн в неоднородных импедансных каналах».
1. По заданию государственного комитета СССР по науке и технике проведены исследования дифракционного распространения УКВ на реальных земных трассах и в условиях нестационарной атмосферы. Разработан метод многократного дифракторного переизлучения электромагнитных волн в теневую область горных препятствий. Предложен способ дифракторной компенсации дифракционных полей для создания условий электромагнитной совместимости радиосистем. Получен большой объем статистических данных, подтверждающий высокую эффективность дифракторных методов усиления и компенсации дифракционных полей.
2. Выполнены исследования по устойчивости полей в интерференционных областях естественных горных препятствий в реальных атмосферных условиях. Доказана возможность использования естественных препятствий с неровной формой вершины как в роли ретранслятора, так и помехозащитного устройства.
3. Результаты выше указанных исследований использованы при проектировании и создании радиорелейных линий в Бурятии и Читинской области.
4. По специальному заданию проводились исследования по уменьшению взаимного влияния радиосистем, размещенных в пределах объектов, при ограниченных пространственных разносах.
5. Разработан метод дополнительного ослабления поля, огибающего выпуклое проводящее тело с выступающими дифракционными элементами ступенчатой формы в широкой полосе частот.
6. Обнаружен и использован для подавления мешающих полей эффект интерференционного минимума за продольным проводящим экраном конечных размеров.
7. Разработаны развязывающие структуры на основе «срыва» поверхностных волн: штыревого слоя магнитодиэлектрика, кирального монослоя, неровного острого ребра.
8. Предложена направляющая штыревая структура, размещаемая между взаимовлияющими антеннами, в которой при высоте штырей (тонких металлических цилиндров, установленных на проводящую подложку) возбуждается интенсивная поверхностная волна. При этом структура усиливает связь между антеннами, при поверхностная волна «срывается» и структура переходит в режим развязывающего устройства.
9. Проводились исследования концентрации, пространственного и временного распределения NO, CO, CO2, O3 в атмосфере Байкальского региона. В частности, в результате наблюдения за приземной концентрацией озона в атмосфере г. Улан-Удэ за период с 1999 по 2005 гг. выявлена квазипериодическая временная зависимость с минимумом в декабре-январе и максимумом в июне. При этом среднесуточная концентрация озона меняется в пределах 15-80 мкг/м3. Обнаружено запаздывание во времени данной вариации от квазипериодического изменения общего содержания озона в среднем на три месяца.
Рисунок 3. Межгодовая изменчивость общего содержания озона, ед. Добсона, (сплошная линия 1) и приземной концентрации озона, мкг/м3, (штриховая линия 2) в г. Улан-Удэ за период с 1999 по 2004 год.
10. Обнаружены резонансные свойства фотонных кристаллов, образованных цилиндрическими элементами.
a) б)
Рисунок 4. Резонансные свойства фотонных кристаллов: (а) частотное распределение интенсивности поля в центральной области фотонного кристалла из поликора Al2O3, (б) соответствующее пространственное распределение интенсивности поля в объеме данного кристалла.
11. Впервые обнаружено многомодовое отражение и преломление, отличающееся тем, что в однородных граничащих средах возбуждаются не только отраженные и преломленные моды, но и встречные обратные в сторону источника волн и волны с отрицательным углом преломления. Схематично полная структура волн представлена на рисунке 5. Эту структуру можно представить в виде суперпозиции четырех групп, каждая из которых состоит из «классической» трехволновой комбинации волн: падающей, отраженной и преломленной.
12. Установлено, что обратные встречные волны — это когерентное обратное отражение из объема слоя, ограниченного поверхностью раздела сред и границей в среде, где интенсивность проникающего преломленного поля сравнивается (становится равным) с интенсивностью теплового излучения.
13. Установлено, что моды с отрицательным углом преломления — это встречные к преломленной волне, зеркально отраженные от границы раздела.
14. Обнаружен эффект усиления обратного в сторону источника отражения при облучении границы раздела под углом Брюстера.
15. Предложен механизм возбуждения кроссполяризационного обратного отражения, заключающееся в том, что по мере проникновения электромагнитного поля вглубь среды в результате электрон-электронного взаимодействия возбуждаются токи, направленные с вероятностью перпендикулярно поляризации проникающих волн.
16. В рамках электродинамики сплошных сред развита теория многомодового отражения и преломления. Получены формулы для коэффициентов обратного отражения в случае облучения границы раздела радаром. Схема радиозондирования показана на рисунке 6.
Рисунок 6. Схема радиозондирования.
, где , , — СКО неровностей границы раздела сред, — коэффициенты отражения Френеля для случая ТМ и ТЕ поляризаций источника поля, соответственно. , — ширина диаграммы направленности антенны радара. , . , в случае металла . Приведем пример расчетной и экспериментальной угловой зависимости для случая обратного отражения от диэлектрической пластины с , f = 160 ГГц.
Рисунок 7. Угловая зависимость коэффициента обратного отражения сухого диэлектрика при ? = 4,6 мкм, 1 – теоретические и экспериментальные значения коэффициента обратного отражения при вертикальной поляризации, ; 2 – при горизонтальной поляризации, ; 3 – при кросс поляризации, ..
17. Проведено экспериментальное исследование угловой зависимости коэффициента обратного отражения и радиояркостной температуры (теплового излучения) на одном участке земной поверхности и при одинаковых частотах f = 10 ГГц. Обнаружена практически полная корреляция угловых характеристик.
Рисунок 8. Экспериментальное исследование угловой зависимости коэффициента обратного отражения и радиояркостной температуры.
17. Проведены исследования коэффициентов обратного отражения поглощающих жидкостей. Измерительная установка показана на рисунке 9.
На рисунке 10 приведены экспериментальные и теоретические значения коэффициента обратного отражения слоя полупроводящего диэлектрика с при частоте в зависимости от его толщины при нормальном угле падения. По оси абсцисс на данных рисунках отложена толщина слоя.
Теоретические и экспериментальные результаты хорошо согласуются, что означает высокую точность измерений данной установкой.
18. Создан объект инфраструктуры Информационно-измерительная сеть атмосферно-почвенных измерительных комплексов (АПИК, рисунок 11), позволяющая в on-line режиме получать информацию о пространственно-временной динамике параметров климата на территориях сплошной, прерывистой и островной мерзлоты южной границы криолитозоны, растянутой практически по всей территории Байкальского региона (рисунок 12).
Рисунок 11. Принципиальная схема АПИК.
Рисунок 12. Схема расположения АПИК на территориях от сплошной до исчезновения с севера на юг южной границы криолитозоны.
1. Ломухин Ю.Л., Чимитдоржиев Н.Б. Развязывающее устройство. А.С. №1390665. Заявл. 17.11.1986 г. Опубл. 23.04.1988 г. Бюл. №15.
2. Бадмаев С.Д., Ломухин Ю.Л. Чимитдоржиев Н.Б. Устройство для развязки антенн. А.С. №1290453. Заявл. 23.04.1985 г. Опубл. 15.02.1987 г. Бюл. №6.
3. Ломухин Ю.Л. Штыревая развязывающая структура. А.С. №1730698. Заявл. 20.12.1989 г. Опубл. 30.04.1992 г. Бюл. №16.
4. Ветлужский А.Ю., Ломухин Ю.Л. Развязывающее устройство на основе спиральных проводников. Патент на изобретение №206574.
5. Атутов Е.Б. Программа расчета ослабления усредненного электромагнитного поля в лесных средах в метровом диапазоне для вертикальной поляризации. Свидетельство №2013617426.
6. Атутов Е.Б., Ломухин Ю.Л. Программа расчета ослабления усредненного электромагнитного поля в лесных средах в метровом диапазоне для горизонтальной поляризации. Свидетельство №2013618280.
7. Ветлужский А.Ю. Частотный спектр пропускания излучения двумерного фотонного кристалла. Программа, зарегистрированная в реестре программ для ЭВМ РФ. Свидетельство №2011614551.
8. Ветлужский А.Ю. Программа расчета параметров электромагнитного поля в случайных дискретных средах. Программа, зарегистрированная в реестре программ для ЭВМ РФ. Свидетельство №2011619374.
9. Ветлужский А.Ю. Программа моделирования диаграммы рассеяния системы цилиндрических тел. Программа, зарегистрированная в реестре программ для ЭВМ РФ. Свидетельство №2013610112.
10. Патент № 2536183 Российская Федерация. Способ определения горизонтальной структуры древостоя / Доржиев Б.Ч., Очиров О.Н., Содномов Б.В.; заявитель и патентообладатель ФГБУН ИФМ СО РАН. Заявл. №2013111141/07 (016453) от 12.03.2013.
11. Направляющее штыревое устройство поверхностной волны: пат. 159110 Рос. Федерация: МПК H01Q 13/00 (2006.01). / Бутуханов В.П., Ломухин Ю.Л., Башкуев Ю.Б.; заявитель и патентообладатель ФГБУН ИФМ СО РАН. – № 2015129166/28; заявл. 16.07.2015; опубл. 27.01.2016, Бюл. № 3.– 1с.