Анализ параметров активной фазированной антенной решетки радиотелескопа ГУРТ

Представлены методика расчета и результаты численного анализа параметров активной фазированной антенной решетки (АФАР) Гигантского украинского радиотелескопа (ГУРТ) декаметрового и метрового диапазонов волн, который сооружается в настоящее время вблизи г. Харькова на территории Радиоастрономической обсерватории им. С. Я. Брауде Радиоастрономического института Национальной академии наук Украины. Методика базируется на матричной теории антенных решеток, сочетающей в себе электродинамический подход к анализу решетки излучателей с методами теории многополюсников СВЧ для описания фидерной схемы АФАР. Приведены и проанализированы результаты численного расчета эффективной площади АФАР и коэффициента передачи, который в случае пассивной ФАР ассоциируется с КПД, в широком секторе сканирования луча в диапазоне частот 10- 80 МГц.Надаються методика розрахунку та результати числового аналізу параметрів активної фазованої антенної решітки (АФАР) Гігантського українського радіотелескопу (ГУРТ) декаметрового та метрового діапазонів хвиль, що наразі споруджується поблизу м. Харкова на території Радіоастрономічної обсерваторії ім. С. Я. Брауде Радіоастрономічного інституту Національної академії наук України. Методика базується на матричній теорії антенних решіток, що поєднує електродинамічний підхід до аналізу решітки випромінювачів з методами теорії багатополюсників НВЧ для опису фідерної схеми АФАР. Наведені та проаналізовані результати числового розрахунку ефективної площі АФАР та коефіцієнту передачі, що в разі пасивної ФАР асоціюється з ККД, у широкому секторі сканування променя в діапазоні частот 10 - 80 МГц.The calculation technique results of numerical analysis of parameters of active phased antenna array (APAA) of the Giant Ukrainian Radio Telescope (GURT) of decameter and meter wavelengths which is being built now nearby Kharkiv at the area of S. Ya. Braude Radio Astronomy Observatory of the Institute of Radio Astronomy of the National Academy of Sciences of Ukraine are presented. The technique is based on the matrix theory of antenna arrays which combines an electromagnetic approach to analysis of radiators array with the methods of microwave multiport theory for the APAA feed network description. The results of numerical calculation of the APAA effective area and its gain, which in case of passive array is associated with its efficiency, are given and analyzed for a wide scan range within 10 to 80 MHz

Negative Pressure Provides Simple and Stable Droplet Generation in a Flow-Focusing Microfluidic Device

Droplet microfluidics is an extremely useful and powerful tool for industrial, environmental, and biotechnological applications, due to advantages such as the small volume of reagents required, ultrahigh-throughput, precise control, and independent manipulations of each droplet. For the generation of monodisperse water-in-oil droplets, usually T-junction and flow-focusing microfluidic devices connected to syringe pumps or pressure controllers are used. Here, we investigated droplet-generation regimes in a flow-focusing microfluidic device induced by the negative pressure in the outlet reservoir, generated by a low-cost mini diaphragm vacuum pump. During the study, we compared two ways of adjusting the negative pressure using a compact electro-pneumatic regulator and a manual airflow control valve. The results showed that both types of regulators are suitable for the stable generation of monodisperse droplets for at least 4 h, with variations in diameter less than 1 µm. Droplet diameters at high levels of negative pressure were mainly determined by the hydrodynamic resistances of the inlet microchannels, although the absolute pressure value defined the generation frequency; however, the electro-pneumatic regulator is preferable and convenient for the accurate control of the pressure by an external electric signal, providing more stable pressure, and a wide range of droplet diameters and generation frequencies. The method of droplet generation suggested here is a simple, stable, reliable, and portable way of high-throughput production of relatively large volumes of monodisperse emulsions for biomedical applications

Droplet Reactors with Bioluminescent Enzymes for Real-Time Water Pollution Monitoring

Early detection of pollutants in wastewater, water coming out of treatment facilities, drinking water, and water for agricultural needs is a challenging problem. Effective water quality monitoring requires development of new methods for express detection of pollutants. Enzymes from bioluminescent bacteria can be used for the development of new express enzyme-based bioassay systems. This work demonstrates, for the first time, a microfluidic chip to generate emulsion droplets containing two enzymes of the bacterial bioluminescent system (luciferase and NAD(P)H:FMN-oxidoreductase) with reaction substrates. The developed chip generated “water-in-oil” emulsion droplets with a volume of 0.1 μL and a frequency of up to 12 droplets per second. A portable photomultiplier tube (PMT) was used to measure the bioluminescent signal in each individual droplet; the signal-to-noise ratio was 3000/1. The intensity of luminescence in droplets depended on the concentration of copper ions. The limit of detection (LOD) for copper sulfate was 1 mg/L. We showed that bioluminescent enzymatic reactions can be carried out in droplet reactors that can be applied for online monitoring of water quality. Thus, the suggested method of biological measurements has a good perspective for biosensing in general