ПРОГРАММЫ И ПРОЕКТЫ

В настоящее время в лаборатории выполняются проекты РФФИ:

1. Проект № 18-45-030022 р_а «Разработка радиометрических методов раннего обнаружения очагов торфяных пожаров в Байкальском регионе». Государственная регистрация 118080390004-8. Руководитель: канд. физ.-мат. Доржиев Баир Чимитович.
2. Совместно с лабораторией географии и экологии почв ИОЭБ СО РАН проект № 18-45-030033 р_а «Количественное исследование динамики изменения климата почв на южной границе ареала многолетней мерзлоты под влиянием процесса глобального потепления в Западном Забайкалье». Государственная регистрация 118062090009-2. Руководитель: канд. биол. наук Гончиков Б-М. Н.
3. Совместно с научно-образовательным центром И.Н. Бутакова ТПУ проект № 17-29-05093 офи_м «Разработка методов мониторинга лесной пожарной опасности обусловленной антропогенной нагрузкой в бассейне озера Байкал». Государственная регистрация 117110840011-1. Руководитель: канд. физ.-мат. наук Барановский Н. В.
4. Проект № 16-05-00786 а «Комплексные исследования почвенно-лесных покровов и водных объектов Байкальской природной территории радарными и радиометрическими методами». Государственная регистрация 116020210164-2. Руководитель: к.ф.-м.н. Б.Ч. Доржиев.

В лаборатории выполнены следующие проекты РФФИ:

1. Проект № 15-47-04315 р_сибирь_а «Математическое моделирование процессов взаимодействия широкополосных радиоизлучений с растительностью Байкальского региона в задачах дистанционного зондирования земных покровов». Государственная регистрация № 115042810091. Руководитель: к.ф.-м.н. Ветлужский А.Ю.
2. Проект № 14-08-31447 мол_а «Экспериментальное и теоретическое исследование взаимодействия широкополосных сигналов с растительными покровами». Государственная регистрация 01201452455. Руководитель: Калашников В.П.
3. Проект № 12-02-98010 р_а «Исследование радиофизических характеристик лесной растительности Байкальского региона методами широкополосного радиопросвечивания». Государственная регистрация 01201264745. Руководитель: к.ф.-м.н., Ветлужский А.Ю.
4. Проект № 08-02-98003 р_а «Радиозондирование земной поверхности в Байкальском регионе». Руководитель: д.ф.-м.н., проф. Ломухин Ю.Л.
5. Проект № 05-02-97205 р Байкал «Исследование радиофизических свойств растительных сред Байкальского региона». Руководитель: д.ф.-м.н., проф. Ломухин Ю.Л.
6. Проект № 97-05-96449 «Изучение аэрозольных и газовых примесей в пограничном слое атмосферы оз. Байкал радиофизическими методами». Руководитель: д.ф.-м.н., проф. Ломухин Ю.Л.

НАИБОЛЕЕ ВАЖНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

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.

а)

б)

Рисунок 1. Изменение связи между антеннами продольным экраном: (а) продольный проводящий экран между взаимовлияющими антеннами A1 и A2, (б) Зависимость переходного затухания между антеннами от размеров и прямоугольного экрана.

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.

а)

б)

Рисунок 2. Зависимость переходного затухания между антеннами A1 и A2 от высоты штыревой структуры.

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.

Рисунок 5. Многомодовое отражение и преломление волн в однородных граничащих средах: (0)=(1)+(2)+(3)+(4). Здесь K1, K2, K3, K4 — волновые векторы прямых волн. -K1, -K2, -K3, -K4 — волновые векторы встречных волн. h01 — глубина приповерхностного слоя в первой среде, в которой формируется встречные волны. h02 — глубина приповерхностного слоя во второй среде, в которой формируется встречные волны. Точки A, B, C — начало встречных волн. Волна с вектором -K1 — это обратная встречная волна. Волна с вектором K4 — это волна с отрицательным углом преломления. Структура (3) — механизм образования обратного отражения. Структуры (2) и (3) — механизм образования волны с обратным углом преломления.

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.

Рисунок 9. Экспериментальная установка исследования коэффициентов обратного отражения поглощающих жидкостей.

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.

а)	б)
Рисунок 10. Коэффициент обратного отражения растительного масла: (а) эксперимент, (б) теория

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.

ПАТЕНТЫ И СВИДЕТЕЛЬСТВА

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.

12. Свидетельство о регистрации программы для ЭВМ 2022610841, 17.01.2022.

Заявка № 2021669484 от 01.12.2021. Программа для ЭВМ «Метео N». Базарова А.С., Базаров А.В., Гармаев Б.З., Атутов Е.Б., Башкуев Ю.Б.

13. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2024618769 Российская Федерация. Программа расчёта частотных зависимостей комплексных значений диэлектрической и магнитной проницаемостей материалов: № 2024617388 : заявл. 08.04.2024 : опубл. 17.04.2024 / Б. З. Гармаев, Е. Ю. Коровин, А. В. Номоев, Е. Б. Атутов.

СВЯЗЬ С ВУЗАМИ

Ветлужский А.Ю. – доцент кафедры «Электронно-вычислительные системы» Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления.

Базаров А.В. – доцент кафедры Землеустройства Института землеустройства, кадастра и мелиорации Бурятской ГСХА им. В.Р. Филиппова.

Коровин Е.Ю. – доцент кафедры радиоэлектроники Радиофизического факультета Национального исследовательского Томского государственного университета. Базарова А.С. – старший преподаватель кафедры «Программная инженерия и искусственный интеллект» Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления.