Юстировка и измерение углов поляризаций в микроволновых радиометрах

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Рассмотрен способ измерения и установки четырех переключаемых плоскостей поляризаций в микроволновом радиометре, в котором используется ячейка Фарадея. Калибруемый радиометр предназначен для регистрации тонких поляризационных эффектов, например азимутальной анизотропии, возникающей при формировании собственного излучения взволнованной морской поверхности. Для решения таких задач требуется абсолютная привязка всех поляризационных режимов работы радиометра к уровню горизонта с точностью не хуже 0.5°. В предлагаемой схеме измерений в качестве широкополосного микроволнового источника использовалось излучение газоразрядной трубки с выходной антенной с горизонтальной поляризацией, которое дополнительно отражалось от водной поверхности при угле Брюстера. Это обеспечило дополнительное подавление вертикальной составляющей излучения на –12 дБ и формирование строго горизонтальной поляризации отраженной волны, поскольку свободная поверхность воды в ванне горизонтальна с погрешностью не более 0.05°. Традиционные источники поляризованного излучения не обеспечивают горизонтальную ориентацию излучаемого сигнала с указанной точностью. В предложенном методе погрешности установки вертикальной, горизонтальной и скрещенных под углами ±45° плоскостей поляризации составили не более ±0.3° относительно горизонта. Измерение углов установки плоскости поляризации проводилось с точностью 0.1° посредством вращения радиометра вокруг оси приемной антенны и аппроксимации данных законом Малюса. Настройка углов управлялась токами через ячейку Фарадея.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

А. В. Кузьмин

Институт космических исследований Российской академии наук

Автор, ответственный за переписку.
Email: kuzmin@cosmos.ru
Россия, Москва

В. В. Стерлядкин

МИРЭА — Российский технологический университет

Email: kuzmin@cosmos.ru
Россия, Москва

Список литературы

  1. Gaiser P.W., Germain K.St., Twarog E.M., Poe G.A., Purdy W., Richardson D., Grossman W., Jones W.L., Spencer D., Golba G., Mook M., Cleveland J., Choy L., Bevilacqua R.M., Chang P. // IEEE Trans. Geosci. Remote Sens. 2004. V. 42. № 11. P. 2347. https://doi.org/10.1109/TGRS.2004.836867
  2. Kuzmin A.V., Pospelov M.N. // IEEE Trans. Geosci. Remote Sensing. 1999. V. 37. № 4.P. 1907. https://doi.org/10.1109/36.774703
  3. Поспелов М.Н., Кузьмин А.В., Трохимовский Ю.Г. // Изв. РАН. Сер. физ. 1999. Т. 63. № 12. С. 2396.
  4. Kunkee D.B., Poe G.A., Boucher D.J., Swadley. S.D., Hong Y., Wessel J.E., Uliana E.A. // IEEE Trans Geosci Remote Sens. 2008. V. 46. P. 863. https://doi.org/10.1109/tgrs.2008.917980
  5. Imaoka K., Maeda T., Kachi M., Kasahara M., Ito N., Nakagawa K. // Proc. SPIE 8528. Earth Observing Missions and Sensors: Development, Implementation, and Characterization II. 2012. P. 852815. https://doi.org/10.1117/12.977774
  6. Sterlyadkin V.V., Kuzmin A.V., Sharkov E.A., Likhacheva M.V. // J Atmos Ocean Technol. 2021. V. 38. № 8. P. 1415. https://doi.org/10.1175/JTECH-D-21-0036.1
  7. Стерлядкин В.В., Куликовский К.В. // Russian Technological J. 2022. Т. 10. № 5. С. 100. https://doi.org/10.32362/2500-316X-2022-10-5-100-110
  8. Анискович В.М., Кузьмин А.В., Сазонов Д.С., Хайкин В.Б. // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2016. Т. 13. № 2. С. 213. https://doi.org/10.21046/2070-7401-2016-13-2-213-223
  9. Кузьмин А.В., Садовский И.Н., Горшков А.А., Ермаков Д.М. // Исследование Земли из космоса. 2020. № 1. С. 83. https://doi.org/10.31857/S0205961420010054
  10. Sterlyadkin V.V. // Advances in Space Research. 2018. V. 62. № 11. P. 3162. https://doi.org/10.1016/j.asr.2018.08.040
  11. Стерлядкин В.В. Сазонов Д.С., Кузьмин А.В., Шарков Е.А. // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2018. Т. 15. № 5. С. 29. https://doi.org/10.21046/2070-7401-2018-15-2-29-41
  12. Barthel J., Bachhuber K., Buchner R., Hetzenauer H., Kleebauer M. // Berichte der Bunsengesellschaft für physikalische Chemie. 1991. V. 95. P. 853. https://doi.org/10.1002/bbpc.19910950802

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Схема (вверху) и фотография (внизу) эксперимента: 1 — газоразрядный генератор шума Я5Х-272, 2 — прецизионный аттенюатор Д3-36, 3 — скалярная рупорная антенна, 4 — блок питания генератора шума, 5 — ванна с водой, 6 — поглотители микроволнового диапазона, 7 — радиометр с антенной, 8 — поворотное устройство “Траверс-2”, 9 — лазерная указка, установленная для юстировки измерительной системы.

Скачать (228KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Зависимость коэффициентов отражения Rv и Rh от угла падения для пресной воды.

Скачать (97KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Пример измерений установки плоскостей поляризации для радиометра R08P1, измеряющего радио-яркостную температуру при горизонтальной (синий цвет), вертикальной (красный) поляризациях и поляризациях, повернутых на 45°(зеленый) и +45°°(сиреневый). Измерения проводились 16.02.2023 с переотражением от воды, угол наклона излучателя и приемника 10.4°±0.2°. Тонкими линиями соответствующих цветов показаны аппроксимации данных функцией A cos2(φ + B) + C. Верхний рисунок приведен в декартовых координатах, нижний – в полярных.

Скачать (352KB)
Метаданные
5. Рис. 4. З ависимость угла поворота плоскости поляризации от напряжения при сопротивлении 1 Ом в цепи питания ФВПП. Данные аппроксимируются двумя зависимостями: линейной и полиномом третей степени.

Скачать (159KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024