Юстировка и измерение углов поляризаций в микроволновых радиометрах

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

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.

Full Text

Restricted Access

About the authors

А. В. Кузьмин

Институт космических исследований Российской академии наук

Author for correspondence.
Email: kuzmin@cosmos.ru
Russian Federation, Москва

В. В. Стерлядкин

МИРЭА — Российский технологический университет

Email: kuzmin@cosmos.ru
Russian Federation, Москва

References

  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

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Scheme (above) and photo (below) of the experiment: 1 - gas-discharge noise generator Ya5X-272, 2 - precision attenuator D3-36, 3 - scalar horn antenna, 4 - power supply unit of the noise generator, 5 - water bath, 6 - microwave absorbers, 7 - radiometer with antenna, 8 - rotary device ‘Travers-2’, 9 - laser pointer installed for adjustment of the measuring system.

Download (228KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Dependence of reflection coefficients Rv and Rh on the angle of incidence for fresh water.

Download (97KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Example of polarisation plane setting measurements for radiometer R08P1 measuring radio-brightness temperature at horizontal (blue), vertical (red) polarisations and polarisations rotated by 45°(green) and +45°°(lilac). The measurements were carried out on 16.02.2023 with water re-reflection, the angle of inclination of the transmitter and receiver was 10.4°±0.2°. Thin lines in corresponding colours show approximations of the data by the function A cos2(φ + B) + C. The upper figure is given in Cartesian coordinates, the lower one - in polar coordinates.

Download (352KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Dependence of the angle of rotation of the polarisation plane on the voltage at a resistance of 1 ohm in the FWPP supply circuit. The data are approximated by two dependences: linear and third degree polynomial.

Download (159KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences