Новые методы синтеза и обработки широкополосных сигналов миллиметрового и ИК диапазонов длин волн
Диссертация
Актуальность работы. Данная работа посвящена методам формирования и обработки широкополосных сигналов, обеспечивающим высокое пространственное разрешение при зондировании различных сред. Высокое поперечное разрешение достигается, как правило, сканированием достаточно узкого зондирующего луча, а чтобы обеспечить высокое разрешение по дальности используют либо 1) короткие смодулированные… Читать ещё >
Содержание
- ГЛАВА 1. Обзор литературы
- 1. 1. Синтез и обработка широкополосных сигналов в радиолокации
- 1. 2. Синтез и обработка сигнала в оптической когерентной томографии (ОКТ)
- ГЛАВА 2. Оценка параметров рассеяния биологических тканей по ОКТ-изображениям в приближении плоскослоистой среды
- 2. 1. Введение
- 2. 2. Теоретическая модель ОКТ-сигнала для плоскослоистой среды
- 2. 3. Алгоритм оценки параметров рассеяния биоткани
- 2. 4. Тестирование алгоритма на модельных средах
- 2. 5. Оценка дисперсии восстанавливаемых параметров для однослойной модели
- 2. 6. Оценка параметров рассеяния некоторых биотканей по ОКТ-изображениям, полученным in vivo
Список литературы
- Справочник по радиолокации. Под ред. М. Сколника, Нью-Йорк, 1970. Пер. с англ. (в четырех томах) под ред. К. Н. Трофимова. Том. 1. Основы радиолокации. М.: Сов. радио, 1976 — 456 с .
- М.И. Финкелыитейн. Основы радиолокации: Учебник для вузов. М.: Радио и связь, 1983 536 с.
- Теоретические основы радиолокации: учебное пособие для вузов. Под ред. А. А. Коростелев, Н. Ф. Клюев, Ю. А. Мельник и др., М.: Сов. радио, 1978 608с.
- M.I. Skolnik. Introduction to Radar Systems. Third Edd. 2001. New Delhi: Tata McGrow-Hill Publishing Company Limited, Ninth reprint, 2003 772 p.
- Ю.Г. Сосулин. Теоретические основы радиолокации и радионавигации: Учеб. Пособие для вузов. М.: Радио и связь, 1992 304 с.
- Обработка сигналов в многоканальных PJIC. Под ред. А. П. Лукошкина и др.- М.: Радио и связь, 1983. 328 с.
- Д.Е. Вакман, P.M. Седлецкий. Вопросы синтеза радиолокационных сигналов. М.: Сов. Радио, 1973 -312 с.
- F.E. Nathanson, J.P. Reilly, M.N. Cohen. Radar Design Principles. Signal Processing and the Environment. Second Ed., New Delhi: Prentice Hall of India, 2004
- Я.Д. Ширман, B.H. Манжос. Теория и техника обработки радиолокационной информации на фоне помех. М.: Радио и связь, 1981 416 с.
- Современная радиолокация (анализ, расчет и проектирование систем). Пер. С англ. Под ред. Ю. Б. Кобзарева. М.: Сов. радио, 1969 704 с.
- Л.Ю. Астанин, А. А. Костылев. Основы сверхширокополосных радиолокационных измерений. М.: Радио и связь, 1989 192 с.
- И.Я. Иммореев, «Сверхширокополосная локация: основные особенности и отличия от традиционной радиолокации», Электромагнитные волны и электронные системы 1(2), 1997, с. 81−88
- Ultra-wideband Radar Technology, Edited by J.D. Taylor, CRC Press Boca Raton, London, New York, Washington, 2000.
- H. L. Van Trees, Detection, Estimation and Modulation Theory, NY: Wiley (1991).
- В.И. Турчин. Введение в современную теорию оценки параметров сигналов. Нижний Новгород: ИПФ РАН, 2005, С. 116.
- G. Richard Curry. Radar System Performance Modeling. Second Edition. Norwood, MA: Artech House, Inc., 2005 394 p.
- M.A. Choma, M.V. Sarunic, C.H. Yang, J.A. Izatt, «Sensitivity advantage of swept source and Fourier domain optical coherence tomography», Optics Express 11 (18), 2003, pp.: 2183−2189
- S.H. Yun, G.J. Tearney, J.F. de Boer, N. Iftimia, B.E. Bouma, «High-speed optical frequency-domain imaging», Optics Express 11 (22), 2003, pp.: 2953−2963
- M Wojtkowski, VJ Srinivasan, TH Ко, JG Fujimoto, A Kowalczyk, JS Duker, «Ultrahigh-resolution, high-speed, Fourier domain optical coherence tomography and methods for dispersion compensation», Optics Express 12 (11), 2004, pp.: 2404−2422
- R.S. Symons, «Tubes: Still Vital After All These Years,» IEEE Spectrum, April 1998, pp. 52−63.
- Modern Microwave and Millimeter-Wave Power Electronics. Edited by Barker, Booske, Luhmann, and Nusinovich. The Institute of Electrical and Electronics Engineers, Inc. 2005 33 p.
- А.Канащенков, В. Копылов, В. Рогов, «Электронные СВЧ-компоненты база настоящих и будущих радиолокационных систем», Электроника: Наука, Технология, Бизнес, 7,2003, http://www.electronics.ru/137.html
- J.R. Pardo, J. Cernicharo, and E. Serabyn, «Atmospheric Transmission at Microwaves (ATM): An Improved Model for Millimeter/Submillimeter Applications», IEEE Transactions on Antennas and Propagation 49(12) 2001, pp. 1683−1694
- A.D. Papatsoris, P.A. Watson, «Calculation of absorption and dispersion spectra of atmospheric gases at millimetre-wavelengths», IEE Proceedings-H 140(6) 1993, pp. 461 468.
- M. Skolnik, «Role of Radar in Microwaves», IEEE Transactions on microwave theory and techniques, 50 (3), 2002, pp. 625−632.
- M. Skolnik, «Opportunities in radar-2002″, Electronics & Communication Engineering Journal, December, 2002, pp. 263 272.
- H. Griffiths, „Future radar developments“, Electronics & Communication Engineering Journal, December, 2002, pp. 250−251.
- W.M. Manheimer, A.W. Fliflet, K.St. Germain, G.J. Linde, W.J. Gheung, V. Gregers-Hansen, M.T. Ngo, and B.G. Danly, „The NRL 94 GHz High-power WARLOC Radar as a Cloud Sensor“, NRL Review, 4, 2004, http://www.nrl.naYV.mil/content.php ?P=04REVIEW129
- H.L. Thai, „Transmit-Receive Multiplexer for the 12- 14-GHz Band“, IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques 30(9), 1982, pp. 1324−1330.
- N. Nakajima and Ryuichi-Watanabe, „A Quasioptical Circuit Technology for Shorttillimeter-Wavelength Multiplexer“, IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, 29(9), 1981, pp. 897−905
- Y. Rong, H. W. Yao, K. A. Zaki, T. G. Dolan, Millimeter-wave Ka-band H-plane diplexers and multiplexers, IEEE Trans. onMTT, 47(12), 2325 (1999).
- C. Kudsia, R. Cameron, and Wai-Cheung Tang, „Innovations in Microwave Filters and Multiplexing Networks for Communications Satellite Systems“ IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, 40(6), 1992, pp. 1133−1149.
- X. P. Liang, K. A. Zaki, A. E. Atia, A rigorous 3 plane mode-matching technique for characterizing wave-guide T-junctions, and its application in multiplexer design, IEEE Trans. MTT, 39 (12), 2138−214 7 (1991)
- D.J. Rosowsky, and D. Wolk, „A 450-W Output Multiplexer for Direct Broadcasting Satellites“, IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques 30(9), 1982, pp. 1317−1323.
- L.P. Solie, and M.D. Wohlers, „Use of an SAW Multiplexer in FMCW Radar System“, IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, 29(5), 1981, pp. 419−423
- M.I. Petelin, G. Caryotakis et al, Quasi-optical components for MMW fed radars and particle accelerators, in AIP Conf. Proc. 474, NY: Woodbury, 1998, pp. 304 315.
- P. S. Henry, „A Low-Loss Diffraction Grating Frequency Multiplexer“, IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, 26(6) 1978, pp. 428−433.
- Дж. Матгей, JI. Янг, Е. Джонс. Фильтры СВЧ, согласующие цепи и цепи связи. М.: Связь, 1972. Т. 2.
- М.Н. Chen, „Design Formulas for a Quasi-Optical Diplexer or Multiplexer“, IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques 28(4), 1980, pp. 363−368
- И.В.Турчин, „Мультиплексер на основе кольцевых зеркальных резонаторов“, Радиотехника и электроника, 48(6), 2003 с. 684−687.
- M.I. Petelin, Yu.Yu. Danilov, „Circular Cavities with Corrugated Mirrors Excited by Wave Beams“, Int. J. oflnfr. and Mill Waves 20, 1999, pp. 2023−2038.
- V. I. Belousov, G. G. Denisov, N. Y. Peskov, „Quasi-optical multiplexer based on reflecting diffraction grating“, Int. J of IR&MMW 12 (9), 1991, pp. 1035−1043.
- Ю.И.Кошуринов, В. Г. Павельев, М. И. Петелин, И. В. Турчин, Д. Ю. Щегольков, „Диплексер на основе открытого резонатора с гофрированными зеркалами“, Письма в ЖТФ 31 (16), с. 73−79 2005 http:/Avww.ioffe.ru/iournals/pitf/2005/16/page-73.html.ru
- G. Scheitrum, В. Arfrn, B.G. James, P. Borchard, L. Song, Y. Cheng, G. Caryotakis, A. Haase, B. Stockwell, N. Luhmann, B.Y. Shew, The klystrino: a high power W-band amplifier, Int. Vacuum Electronics Conference, 2000, Abstracts, p. 22.
- G. Scheitrum, B. Arfin, A. Burke, G. Caryotakis, A. Haase, — Y. Shin, Design, fabrication and test of the klystrino, 29th IEEE International Conference on Plasma Science (ICOPS) 2002, IEEE Conference Record, Abstracts, p. 200.
- S.R. DeGraaf, „Sidelobe Reduction via Adaptive FIR Filtering in SAR Imagery“, IEEE Transactions on Image Processing, 3(3), 1994, pp. 292−301.
- H.D. Griffiths, L. Vinagre, „Design of low-sidelobe pulse compression waveforms“, Electronics Letters, 30(12), 1994, pp. 1004−1005.
- Т. Misaridis and J.A. Jensen, „Use of Modulated Excitation Signals in Medical Ultrasound. Part I: Basic Concepts and Expected Benefits“, IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control, 52(2), 2005, pp. 177−191.
- C.E. Cook, and J. Paollilo, „A Pulse Compression Predistortion Function for Efficient Sidelobe Reduction in a High-Power Radar“, Proceedings of the IEEE, 1964, pp. 377 389
- N. Levanon, „Stepped-frequency pulse-train radar signal“, IEE Proceedings Radar Sonar Navigation, 149(6), 2002, 297−309
- N. Levanon, E. Mozeson. Radar Signals. New Jersey: John Wiley & Sons Inc., 2004. -411 p.
- M. Kowatsch, „Suppression of Sidelobes in Rectangular Linear FM Pulse Compression Radar“, Proceedings of the IEEE, 70(3), 1982, pp. 308−309.
- Huang D., Wang J., Lin C.P., Shuman J. S., Stinson W.G., Chang W., Нее M.R., Flotte Т., Gregory K., Puliafito C.A., and Fujimoto J.G., „Optical coherence tomography,“ Science 254, 1178−1181, (1991).
- A. Fercher „Optical coherence tomography“ J. Biomed. Opt. 1, 1996 pp. 157−173
- J. M. Schmitt, „Optical coherence tomography (OCT): A review,“ IEEE J of Selected Topics in Quantum Electronics, 5 (4), 1999, pp. 1205−1215.
- Англо-русский медицинский энциклопедический словарь. Гл. ред. А. Г. Чучалин. М.: ГЭОТАР, 1995.
- J. G. Fujimoto, C. Pitris, S. A. Boppart, et al. „Optical Cohernce Tomography, An Emerging Technology for Biomedical Imaging and Optical Biopsy“, Neoplasia 2, 9−25 (2000).
- JI.C. Долин, „Теория оптической когерентной томографии,“ Изв. ВУЗов Радиофизика 41(10), 1258−1289, (1998).
- S.R. Chinn, Е.А. Swanson, J.G. Fujimoto, „Optical coherence tomography using a frequency-tunable optical source“, Optics Letters 22 (5), 1997, pp.: 340−342
- W. Drexler, U. Morgner, F. X. Kartner, С Pitris, S. A. Boppart, X. D. Li- E. P. Ippen, J. G. Fujimoto „In vivo ultrahigh-resolution optical coherence tomography“ Opt. Lett. 24, 1221−1223 (1999).
- J.A. Izatt, M.R. Нее, G.M. Owen, E.A. Swanson, J.G. Fujimoto, „Optical coherence microscopy in scattering media“, Optics Letters 19(8), 1994, pp. 590−592
- J.A. Izatt, M.D. Kulkarni, H.-W. Wang, K. Kobayashi, M.V. Jr. Sivak, „Optical Coherence Tomography and Microscopy in Gastrointestinal Tissues“, IEEE J. of Selected Topics in Quantum Electronics, 2(4), 1996, pp. 1017−1028
- G.A. Johnson, H. Benveniste, R.D. Black, L.W. Hedlund, R.R. Maronpot, B.R. Smith, „Histology by magnetic resonance microscopy“, Mag. Reson. Q. 9, 1993, p. 1−30.
- S. Gammal, R. Hartwig, S. Aygen, T. Bauermann, C. Gammal, P. Altmeyer, „Improved resolution of magnetic resonance microscopy in examination of skin tumors“, J. Invest. Derm., 106,1996, pp. 1287−1292.
- P.J. Benkeser, A.L. Churchwell, C. Lee, D.M. Aboucinaser, „Resolution limitations in intravascular ultrasound imaging,“./ Amer. Soc. Echocardiol. 6, 1993, pp. 158−165. # 73. F.S. Foster, C.J. Pavlin, K.A. Harasievicz, D.A. Christopher, D.H. Turnbull,
- Advances in ultrasound biomicroscopy,» Ultrasound in Med. And Biol. 26, 2000, pp. 127.
- M. Kempe, W. Rudolph, E. Welsch, «Comparative study of confocal and heterodyne microscopy for imaging through scattering media», J. Of The Optical Society Of America A, 13, 1996, pp. 46−52.
- C. Pitris, C. Jesser, S. A. Boppart, D. Stemper, M. E. Brezinski, J. G. Fujimoto,
- Feasibility of optical coherence tomography for high-resolution imaging of humanWgastrointestinal tract malignancies", J. Gastroenterol. 35, 87−92, (2000).
- M. R. Нее, J. A. Izatt, E. A. Swanson, D. Huang, C. P. Lin, J. S. Schuman, C. A. Puliafito, J. G. Fujimoto, «Optical coherence tomography of the human retina,» Arch. Ophthalmol 113, 326−332, (1995).
- C. A. Puliafito, M. R. Нее, С. P. Lin, et al, «Imaging of macular diseases with optical coherence tomography,» Ophthalmol. 120, 217−229, (1995).
- J. M. Schmitt, M. J. Yadlovsky, R. F. Bonner, «Subsurface imaging of living skin щ with optical coherence microscopy», Dermatology 191, 93−98, (1995).
- T. Fukuchi, K. Takanashi, H. Ida, K. Sho, M. Matsumura, «Staging of idiopathic choroidal neovascularization by optical coherence tomography», Craefe’s Arch. Clin. Exp. Ophthalmol., 239,424−429, (2001).
- F.I. Feldchtein, G. V. Gelikonov, V. M. Gelikonov, R. R. Iksanov, R. V. Kuranov, A. m
- M. Sergeev, N. D. Gladkova, M. N. Ourutina, J. A. Warren, & D. H. Reitze, «In vivo
- OCT imaging of hard and soft tissue of the oral cavity», Optics Express 3, 239−250, (1998).
- B. W. Colston, U. S. Sathyam, L. B. Da Silva, M. J. Everett, P. Stroeve, L. L. Otis, «Dental OCT», Optics Express, 3,230−238, (1998).
- A. F. Fercher, W. Drexler, C.K. Hitzenberger and T. Lasser, «Optical coherence tomography principles and applications», Reports on Progress in Physics, 66, 239−303 (2003).
- N. M. Shakhova, V. M. Gelikonov, V. A. Kamensky, R. V. Kuranov, and I. V. Turchin, «Clinical Aspects of the Endoscopic Optical Coherence Tomography and the Ways for Improving Its Diagnostic Value,» Laser Physics 12, 617−626 (2002).
- T. Collier, A. Lacy, A. Malpica, M. Follen, R. Richards-Kortum, «Near Real Time Confocal Microscopy of Amelanotic Tissue: Detection of Dysplasia in Ex-Vivo Cervical Tissue», Academic Radiology, 9, 504−512 (2002).
- J. M. Schmitt and A. Knuttel, «Measurement of optical-properties of biological tissues by low-coherence reflectometry,» Applied Optics 32, 6032−6042 (1993).
- V. Turchin, E. A. Sergeeva, L. S. Dolin, V. A. Kamensky, «Estimation of Biotissue Scattering Properties from OCT Images Using a Small-Angle Approximation of Transport Theory», Laser Physics, 13, 1524−1529 (2003).
- P. E. Andersen, L. Thrane, H. T. Yura, A. Tycho, Т. M. Jorgensen, M. H. Frosz, «Advanced modelling of optical coherence tomography systems», Physics In Medicine And Biology 49 (7), 1307−1327 (2004).
- С. K. Hayakawa, J. Spanier, F. Bevilacqua, A. K. Dunn, J. S. You, B. J. Tromberg, V. Venugopalan, «Perturbation Monte Carlo methods to solve inverse photon migration problems in heterogeneous tissues», Optics Letters 26 (17), 1335−1337 (2001)
- А. Исимару. Распространение и рассеяние волн в случайно-неоднородных средах. Т. 1,2. Пер. с англ. М.: Мир. 1981. 281 с.
- L. Thrane and Н. Т. Yura, «Analysis of optical coherence tomography systems based on the extended Huygens-Fresnel principle,» J. of the Opt. Society of America A-optics Image Science and Vision 17, 484−490 (2000).
- Handbook of Genetic Algorithms, L. Davis, Ed., Van Nostrand Reinhoed, NY (1991).
- C.K. Hitzenberger, «Measurement of corneal thickness by low-coherence interferometry», Appl Opt., 31, 6637−6642, (1992).
- A. F. Fercher, С. К. Hitzenberger, W. Drexler, G. Kamp, H. Sattmann, «In vivo optical coherence tomography», Am. J. Ophthalmol., 116, 113−114, (1993).
- J. A. Izatt, M. R. Нее, E. A. Swanson, C. P. Lin, D. Huang, J. S. Schumann, C. A. Puliafito, J. F. Fujimoto, «Micrometer-scale resolution imaging of the anterior eye in vivo with optical coherence tomography», Arch. Ophthalmol., 112, 1584−1589,(1994).
- W. Drexler, A. Baumgartner, 0. Findl, C.K. Hitzenberger, H. Sattmann, A.F. Fercher, «Submicrometer precision biometry of the anterior segment of the human eye», Investigate Ophthalmology & Visual Science, 38, 1304−1313, (1997).
- M. Bechmann, M. J. Thiel, B. Roesen, S. Ullrich, M. W. Ulbig, K. Ludwig, «Central corneal thickness determined with optical coherence tomography in various types of glaucoma» British j. ophthalmol., 84, 1233−1237, (2000).
- S. Radhakrishnan, A. M. Rollins, J. E. Roth, S. Yazdanfar, V. Westphal, D. S. Bardenstein, J. A. Izatt, «Real-time optical coherence tomography of the anterior segment at 1310 nm» Arch, ophthalmol., 119, 1179−1185, (2001).
- Y. W. Feng, J. Varikooty, T. L. Simpson, «Diurnal variation of corneal and corneal epithelial thickness measured using optical coherence tomography» Cornea, 20, 480−483, (2001).
- C. Ustundag, H. Bahcecioglu, A. Ozdamar, C. Aras, R. Yildirim, S. Ozkan, «Optical coherence tomography for evaluation of anatomical changes in the cornea after laser in situ keratomileusis» J. Cataract. Refract. Surg., 26, 1458−1462 (2000).
- C. Wirbelauer, C. Scholz, H. Hoerauf, R. Engelhardt, R. Birngruber, H. Laqua, «Corneal optical coherence tomography before and immediately after excimer laser photorefractive keratectomy», Am. J. Opthalmol., 130, 693−699, (2000).
- C.R. Munnerlyn, SJ. Koons, and J. Marshall, «Photorefractive keratektomy: A technique for laser refractive surgery», J. Cataract. Refract. Surg., 1, 46−52, (1988).
- S.N.Bagayev, V.M.Gelikonov, E.S.Kargapoltsev, R.V.Kuranov, A.M.Razhev, E.V.Turchin, A.A. Zhupikov, «The excimer laser system for refractive surgery assisted by optical coherence tomograph», Laser Physics, 11(11), 2001. pp. 1224−1227.
- A. M. Razhev, and A. A. Zhupikov, «Excimer ArF laser with output energy of 0.5 J and He buffer gas», Quantum Electronics, 27, 665−669, (1997).
- S. N. Bagayev, A. M. Razhev, and A.A. Zhupikov, «Excimer laser ophthalmic devices for eye microsurgery», Laser Physics, 8, 794−798, (1998).
- J. M. Schmitt, S. H. Xiang, K.M. Yung, «Speckle in optical coherence tomography», Biomed. Opt., 4, 95−105, (1999).
- M. C. Knorz, B. Jendritza «Topographically-guided laser in situ keratomileusis to treat corneal irregularities» Ophthalmology, 107, 1138−1143, (2000).
- J. Hjortdal, N. Ehler, «Treatment of post-keratoplasty astigmatism by topography supported customized laser ablation» Acta Ophthalmol. Scand., 79, 376−380, (2001).
- A. Stojanovic, T. A. Nitter, «200 Hz flying spot technology of the LaserSight LSX excimer laser in the treatment of myopic astigmatism», J. Cataract Refract Surg, 27, 1263−1277, (2001).
- J. M. Schmitt and G. Kumar, «Optical scattering properties of soft tissue: a discrete particle model,» Applied Optics 37, 2788−2797 (1998).
- А.П. Иванов. Оптика рассеивающих сред. Минск: Наука и техника, 1969 с. 592.
- В.В. Тучин. Лазеры и волоконная оптика в биомедицинских исследованиях. Саратов: Изд-во Сарат ун-та. 1998. с. 384
- R. Hornung, Т. Н. Pham, К. A. Keefe, «Quantitative near-infrared spectroscopy of cervical dysplasia in vivo», Human Reproduction 14 (11), 2908−2916 (1999).
- Л.С. Долин, Г. В. Геликонов, E.A. Сергеева, И. В. Турчин, «О проявлении эффектов многократного обратного рассеяния в оптических томограммах слоистых мутных сред», Известия вузов. Радиофизика, т. 46, № 7, 2003. С. 628−640.
- М. Mouly, М. В. Pautet, The GSM System for Mobile Communications (Palaiseau: Cell and Sys, 1992).
- С. E. Shannon, A mathematical theory of communication, Bell System Tech. J, 27(4), 623−656,(1948).
- М.И. Петелин, И. В. Турчин, «О частотных характеристиках резонаторов, связанных с волноводами», Радиотехника и электроника, 46(12), 2001, с. 1445−1448.
- V.G. Pavelev, S.E. Tsimring, V.E. Zapevalov, «Coupled cavities with mode conversion in gyrotrons», Int. J. of Electronics 63(3), 1987, pp. 379−391.
- B.B. Никольский. Теория электромагнитного поля. М.: Высшая школа, 1961.
- Л.А. Вайнштейн. Электромагнитные волны. М.: Радио и связь, 1988.
- Дж. Слэтер. Электроника сверхвысоких частот. М.:Сов. радио, 1948.