Петров В А, Шейко С А, Анохін В І Харківський національний університет радіоелектроніки проспект Леніна, 14, Харків, 61166, Україна Тел: (057) 7021587 e-mail: res@kturekharkovua

Анотація – Розглядається ставлення складових поперечної і основний поляризаций поля, розсіяного на флуктуаціях діелектричної проникності в атмосфері Показано, що це відношення у фіксований момент часу залежить тільки від напрямку розсіювання і не залежить від структури середовища в розсіюються обсязі При вимірах в системах дистанційного зондування розбіжність у просторі діаграм спрямованості приймальної і передавальної антен призводить до значень близько -20 дБ зазначеного відношення

I                                       Введення

в дослідженнях атмосфери важливу роль відіграють вимірювання поляризаційних характеристик розсіяних або відбитих сигналів [1] Як правило, деполяризация звязується з присутністю гідрометеорів або чужорідних тел Деполяризація спостерігалася і при відображеннях від «ясного неба» [2] Причини деполяризації не цілком ясні

У даній роботі досліджується ставлення складових поля основний Es | | і поперечної Esi поляризаций при розсіянні при розсіянні на флуктуаціях діелектричної проникності

II                              Основна частина

в роботі [3] отримано вирази для комплексних амплітуд складових електричного вектора розсіяного поля Еу, Ez для випадку, коли вектор Еоосновной хвилі спрямований паралельно осі у, а хвильовий вектор ко – уздовж осі х прямокутної системи координат X, у, ζ:

г

згортка спектрів флуктуацій діелектричної проникності ε (χ, γ, ζ) і «функції обсягу» V (х,

у, Z) K = ko-ks Ку і – координати вектора К в

просторі хвильових векторів R – радіус-вектор точки спостереження з початком всередині області V (х, у, Z) ko = | Kol = | ksl kg-хвильової вектор розсіяної хвилі

При зворотному розсіянні, коли кут Θ між векторами kg і ks близький до π, складової поля Εχ можна знехтувати

З (1) і (2) випливає, що співвідношення

залежить тільки від напрямку розсіювання

Цей висновок випливає також з виразу для розсіяного поля, отриманого раніше в роботі [4] і містить твір [п [Еоп]], де n = ks / | ks | Після представлення векторів у вибраній системі координат цей твір призводить до вираження (3) У сферичній системі координат з полярною віссю, що збігається з віссю х, вираз (3) перетворюється до форми

де φ відраховується від напрямку вектора Во, а Θ – як і раніше, кут розсіювання Вид функції ς (θ, φ) наведено на рис1

20-180

Рис 1 Вид функції ς (θ, φ)

Fig 1 Shape of the function ς(θ,φ)

У системах дистанційного зондування атмосфери можливі неузгодженість в просторі діаграм спрямованості приймальної і передавальної антен і рознос антен в площині спостереження У цьому випадку ς (θ, φ) стає складною функцією

«Кутів неузгодженості» як за Θ, так і по φ

Вплив неузгодженості на ставлення Esi / Esn досліджувалося шляхом математичного моделювання вибіркової функції e (x, y, z) V (х, у, ζ) і розрахунків Esi і Esii за формулами (1) і (2) Такий шлях вирішення задачі дозволяє по знайденому комплексному полю в дальній зоні реконструювати просторову структуру джерел вторинного випромінювання для основної і поперечної поляризації Результати таких розрахунків наведені на рис2

Рис 2 Розподіл амплітуд вторинних джерел для складових £ s | | (а) і EsJ6)

Fig 2 The structure of equivalent secondary radiation sources of the fields Esj, (a) and £sii (6)

Розподіл амплітуд вторинних джерел для складових Esi і Бец в площині yz різному Просторова селекція джерел приймальні антеною істотно змінює співвідношення вимірюваних | Esi | і | Esn |, причому їх ставлення залежить від відносного кута неузгодженості α / γ Тут а – кут між осями ідентичних діаграм спрямованості, γ – ширина діаграм спрямованості на рівні половинної потужності

Залежність Esi / Esn від α / γ наведена на рісЗ для різних значень φ

Рис 3 Залежність £ ЗУ £ ЗЦ від α / γ для φ = 0 (пунктирна) і для φ = 45 ° (суцільна лінія)

Fig 3 The dependence of Esi/Esn from the α/γ for φ =0 (dotted) and φ =45° (firm line)

III Висновок

Ставлення ς (θ, φ) = Ε3ΐ (θ, φ) / Εβιιίθ, φ) залежить тільки від напрямку розсіювання і не залежить від розподілу e (x, y, z) в розсіюються обсязі V (X, У, Z)

У системах дистанційного зондування вимірюється відношення може досягати значень близько -20 дБ при неузгодженості напрямків осей діаграм спрямованості або рознесенні антен в площині спостереження

IV                          Список літератури

[1] Kashcheyev В and others Some results of the atmospheric wind profiler of Kharkov University of Radioeiectronics Me-teorol Zeintschrift, N F7, 1998 pp332-335

[2] Черніков AA, ШупяцкіО A Б Дослідження поляризаційних характеристик луна-сигналів від «ясного» неба Праці третього всесоюзного наради з радіометеорологія М: Гидрометеоиздат, 1968 с141-147

[3] Петров В А Векторне поле радіохвиль, розсіяних в тропосфері на флуктуаціях діелектричної проникності Радіотехніка: Всеукр Міжвід наук-тех СБ

2006, ВИП145, с126-129

[4] Татарський В І Поширення хвиль в турбулентному атмосфері М: «Наука», 1967 548 с

DEPOLARIZATION BY BACKSCATTERING OF RADIO WAVES AT THE ATMOSPHERE INHOMOGENEITIES

Petrov V A, Sheyko S A, Anohin V I

Kharkiv State University of Radioeiectronics 14, Lenina Avenue, Kharkiv, 61166, Ukraine Ph: (057) 7021587 e-mail: res@kturekharkovua

I                                         Introduction

Wave depolarization by the atmosphere radio profiling has been noticed by several authors [1, 2] Depolarization ground is not quite clear Rrelation of main and cross polarization field constituents in case of scattering at dielectric permittivity fluctuations is examined in this paper

II                                        Main Part

Complex amplitudes of electric field vector constituents Ey

and Ez were received in [3] for the case of parallelism of incident wave vector Eoand the у axis and direction of the wave vector ко along the x axis in the Cartesian coordinates

Since the backscattering is examined (θ=π), the Εχ constituent can be neglected Thedepends          on           scatter

ing direction only, as it follows from [jj

In spherical coordinates with the polar axis coinciding with x axis expression (3) becomes (4) Here Θ is the scattering angle, φ is the angle between Eq and the vector ks projection to the yz plane The shape of function q (θ,φ) is given in the fig1

Vertical radar sounding systems have incongruous directional diagrams It increases the value of |q| significance

During mathematical modeling and calculations for the given sample function ε (χ, у, ζ) the far-field was calculated The structure of equivalent secondary radiation sources is shown in the fig2

The source distributions are different for Esi and Es|| consequents Sources space selection by receiving antenna changes the value of |q| appreciably

Dependence of |q| and relative mismatch angle α/γ, where γ is the width of antenna directional diagram at the 0,5 power level, is shown in Fig3

III                                       Conclusion

Relation q = Esi (0,9) / Es | | (0,9) depends on the scattering direction only, and doesnt depend of distribution ε (χ, у, ζ) in the scattering area V (x, y, z)

For radar sounding systems the measured relation Esi/Esn can obtain values near -20 dB in the case of antennas directional diagrams mismatch or antennas site separation in the observation plane

Джерело: Матеріали Міжнародної Кримської конференції «СВЧ-техніка і телекомунікаційні технології», 2006р