Nové mikrovlnné komponenty pro měření vzdálenosti a zobrazování
New microwave components for distance and Imaging measurement
Typ dokumentu
disertační prácedoctoral thesis
Autor
Aleksandra Baskakova
Vedoucí práce
Hoffmann Karel
Oponent práce
Raida Zbyněk
Studijní obor
RadioelektronikaStudijní program
Elektrotechnika a informatikaInstituce přidělující hodnost
katedra elektromagnetického polePráva
A university thesis is a work protected by the Copyright Act. Extracts, copies and transcripts of the thesis are allowed for personal use only and at one?s own expense. The use of thesis should be in compliance with the Copyright Act http://www.mkcr.cz/assets/autorske-pravo/01-3982006.pdf and the citation ethics http://knihovny.cvut.cz/vychova/vskp.htmlVysokoškolská závěrečná práce je dílo chráněné autorským zákonem. Je možné pořizovat z něj na své náklady a pro svoji osobní potřebu výpisy, opisy a rozmnoženiny. Jeho využití musí být v souladu s autorským zákonem http://www.mkcr.cz/assets/autorske-pravo/01-3982006.pdf a citační etikou http://knihovny.cvut.cz/vychova/vskp.html
Metadata
Zobrazit celý záznamAbstrakt
Tato práce je zaměřena na návrh součástek v pásmu mikrovln a mm vln pro přesné měření vzdálenosti a zobrazování s vysokým rozlišením, což může být využito v řadě aplikací v automobilovém i strojírenském průmyslu a robotice. Jsou navrženy vyrobeny a experimentálně ověřeny nové senzory pro měření ultrakrátkých vzdáleností pracující v pásmech X a W. Hlavní problém měření koeficientu odrazu v blízkém poli antény je vyřešen použitím speciální tlumivkové příruby na otevřeném konci vlnovodu R100 a WR10 a kruhového vlnovodu s poloměrem 1,42 mm. Rozložení pole mezi senzorem a terčem je analyzováno a vysvětleno pomocí vyšších vidů v radiálním vedení tvořeným senzorem a rovinným odrazným terčem. Je navržen robustní náhradní obvod tvořený kaskádou ztrátových vlnovodů a je odvozena nová kalibračně/korekční metoda. Tato metoda umožňuje dosáhnout desetkrát menší chyby v měřené vzdálenosti v porovnání s dosud známými senzory. Senzor s vlnovodem WR10 a tlumivkovou přírubou je úspěšně použit pro zobrazování v pásmu W. Díky vyvinuté kalibračně/korekční metodě umožňuje senzor dosáhnout kontrastu zobrazení většího než 26 dB a prostorového rozlišení 1,9 mm při vzdálenosti vzorku 2 mm, což je lepší než parametry dosud známých senzorů. Pro charakterizaci materiálů s větším prostorovým rozlišením pomocí skenovacího mikrovlnného mikroskopu byl navržen nový interferometrický senzor.používající vícestupňové sekce mikropáskových vedení a rezistorů a pracující ve frekvenčním pásmu 45 MHz – 26 GHz. Senzor může být dále vylepšen použitím vázaných vedení místo sekcí mikropáskových vedení. Je navržena a experimentálně ověřena nová součástka typu čtyřbran, dvojvidový impedanční transformátor, umožňující tento koncept. Tato součástka umožňuje dosáhnout hlubších interferenčních minim v širším kmitočtovém pásmu. Po zvládnutí technologických problémů s nanášením tenké odporové vrstvy může být použita při dalším vývoji interferometrického senzoru. The thesis focuses on the design of microwave components for accurate distance and high-resolution imaging measurement which can be utilized in a number of applications in the automotive, mechanical engineering, and robotics industries. Novel sensors for ultrashort-distance measurement in the X- and W- bands have been designed, fabricated and experimentally verified. The fundamental problematic of reflection measurements in the near-field zone of an antenna has been solved using specific choke flanges applied at the open ends of the R100 and WR10 waveguides, as well as a circular waveguide, featuring a radius of 1.42 mm. Field distributions between the sensors and a target have been analyzed and explained on the basis of higher order modes of a radial line formed by the sensors and a planar reflective target. A robust equivalent circuit using a cascade of lossy waveguides is proposed and a new calibration/correction method is derived. The new sensors make possible to achieve about ten times smaller distance measurement errors in comparison with the state-of-the-art sensors. The sensor based on the WR10 waveguide with a choke flange is successfully used in W-band imaging. Due to the developed calibration/correction method, the sensor can deliver contrast of imaging greater than 26 dB, and spatial resolution of 1.9 mm at a 2-mm standoff distance, which is better than parameters of state-of-the art sensors. For the characterization of materials with greater spatial resolution based on the scanning microwave microscopy a new interferometric sensor using multistage sections of microstrip lines and resistors and working in the frequency band 45 MHz – 26 GHz is proposed. The sensor can be further improved utilizing coupled lines instead of sections of microstrip lines. An original four-port component, dual-mode impedance transformer was developed for this concept. The component enables to achieve deeper interferometric minima in a wider frequency band. After solving of technological problems with the thin resistive layer application it can be applied for further development of the interferometric sensor.
Zobrazit/ otevřít
Kolekce
- Disertační práce - 13000 [697]