Практическое использование СВЧ-радиометров находит применение во многих областях народного хозяйства. Метод СВЧ-радиометрии, как один из методов пассивной радиолокации, является основным методом решения задачи дистанционного определения влажности и температуры почвогрунтов. Метод основан на приеме собственного радиотеплового излучения почвы специальным сверхчувствительным приемником – СВЧ-радиометром. Однако, для создания таких приемников необходима элементная база, которая соответствовала бы требованиям данной отрасли.

Высокая диэлектрическая проницаемость таких материалов как GaAs, GaN и твердых растворов на их основе позволяет создавать планарные антенны с минимальными топологическими размерами. Эта особенность указанных материалов позволяет создавать приемно-передающие тракты в виде монолитно-интегральных схем (МИС), обеспечивающих, с одной стороны, снижение коэффициента шума приемного тракта, с другой-уменьшение потери мощности сигнала от антенн к усилителю. Кроме того, применение МИС со встроенными антеннами позволяет решить актуальные вопросы, связанные с массогабаритными параметрами. Следует отметить, что применение МИС в качестве компонентной базы позволяет существенно увеличить вариативность схемотехнических решений, что позволит, в ходе выполнения работы, обеспечить оптимальные характеристики разрабатываемого прибора. Учитывая перечисленные преимущества, применение компонентной СВЧ базы в виде МИС является достаточно актуальным решением, обеспечивающем возможность создания многоканального многочастотного СВЧ радиометра на основе МИС для нахождения 3D распределения и динамики радиояркостной температуры в почве.

На основе анализа конструкции СВЧ радиометрического приемника были определены ключевые элементы, определяющие функциональные возможности устройства – МШУ и переключатель. В ходе выполнения работы была проведена оптимизация гетероструктурного транзистора с целью уменьшения его токопотребления с сохранением динамического диапазона и уменьшением собственных шумов. На основе оптимизированного транзистора разработаны МИС МШУ и переключателя, позволившие обеспечить выполнение заданных требований и повысить энергоэффективность радиометрического приемника. С помощью разработанного макета СВЧ радиометрической системы с применением разработанных МИС проведены радиометрические измерения влажности почвы.

Создание элементной базы для МИС исполнения радиометрических СВЧ приемников, применяемых в сельском хозяйстве, позволит повысить эффективность контроля параметров почвы и урожая. Это, в свою очередь, поможет улучшить качество продукции и повысить ее количество. Результаты летного эксперимента с применением СВЧ-радиометра, размещенного на борту беспилотного летательного аппарата для дистанционного определения портрета влажности почвы, могут также применяться с целью поиска мест возможных подземных протечек.

Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда (проект №22-19-00063 от 13.05.2022). https://rscf.ru/project/22-19-00063

Ссылка на видеовстречу: https://telemost.yandex.ru/j/50316758768755

Закончил с отличием магистратуру МГТУ им. Н.Э. Баумана кафедру «Технологии приборостроения» факультета «Радиоэлектроника и лазерная техника», обладатель президентской стипендии с 2017 г. Закончил аспирантуру кафедры «Технологии приборостроения» (РЛ-6) МГТУ им. Н.Э. Баумана, подготовил к защите диссертацию по тематике радиометрии. Опыт работы инженером более 7 лет. Участвовал в проведении более 7 НИОКР, в том числе по радиометрии. Также ведет курс «Технологии приборостроения» в МГТУ им. Н.Э. Баумана.