Открытый доступ Открытый доступ  Ограниченный доступ Доступ по подписке
Конструкция ОМТ

Поляризационный доплеровский радиоскаттерометр X-диапазона для исследования рассеяния микроволнового излучения на взволнованной поверхности воды в лабораторных условиях

Виктор Иванович Абрамов, Эмма Михайловна Зуйкова, Даниил Александрович Сергеев, Юлия Игоревна Троицкая, Алексей Валерьевич Ермошкин, Василий Иванович Казаков

Аннотация


В работе описан разработанный и изготовленный в ИПФ РАН экспериментальный образец доплеровского радиоскаттерометра непрерывного излучения (с синусоидальной частотной модуляцией) X-диапазона, предназначенный для изучения физических процессов рассеяния радиоволн на морской поверхности в контролируемых лабораторных условиях. Основная его особенность заключается в адаптации к условиям лабораторного моделирования на ветро-волновых каналах с целью исследования зависимости удельной эффективной площади рассеяния от скорости ветра. Конструкция СВЧ части и антенной системы позволяет проводить измерения мощности рассеянного излучения, а также его доплеровского спектра, как на основных, так и на перекрестных линейных поляризациях в последовательном режиме переключения. Приведено подробное описание конструкции и технических характеристик. Также обсуждаются вопросы калибровки и приводятся полученные с его использованием результаты экспериментов на Высокоскоростном ветро-волновом канале ИПФ РАН.

Ключевые слова


доплеровский радиоскаттерометр; морская поверхность; перекрестная поляризация; лабораторный эксперимент

Полный текст:

PDF

Литература


Юровский, Ю. Ю.; Сергиевская, И. А.; Ермаков, С. А.; Шапрон, Б.; Капустин, И. А.; Шомина, О. В. Влияние обрушений ветровых волн на обратное рассеяние миллиметровых радиоволн морской поверхностью. Морской гидрофизический журнал, № 4, С. 37–50, 2015. URI: http://мгфж.рф/index.php/repository?id=37.

Кулемин, Г. П.; Разсказовский, В. Б. Рассеяние миллиметровых радиоволн поверхностью земли под малыми углами. К.: Наукова думка, 1987. 232 с.

Запевалов, А. С. Моделирование брегговского рассеяния электромагнитного излучения сантиметрового диапазона морской поверхностью. Влияние волн более длинных, чем брегговские составляющие. Известия РАН. Физика атмосферы и океана, Т. 45, № 2, С. 266–275, 2012. URI: https://elibrary.ru/item.asp?id=11770187.

Караев, В. Ю.; Мешков, Е. М.; Чу, К. Особенности классификации типов волнения в задачах радиолокационного зондирования. Исследование Земли из космоса, № 4, С. 1–16, 2013. DOI: http://doi.org/10.7868/S0205961413040088.

Кравченко, В. Ф.; Луценко, В. И.; Луценко, И. В. Рассеяние радиоволн морем и обнаружение объектов на его фоне. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2015. 448 с. ISBN 978-5-9221-1613-8.

Lehner, S.; Horstmann, J.; Koch, W.; Rosenthal, W. Mesoscale wind measurements using recalibrated ERS SAR images. J. Geophys. Res., Vol. 103, No. C4, P. 7847–7856, 1998. DOI: http://doi.org/10.1029/97JC02726.

Horstmann, J.; Schiller, H.; Schulz-Stellenfleth, J.; Lehner, S. Global wind speed retrieval from SAR. IEEE Trans. Geosci. Remote Sens., Vol. 41, No. 10, P. 2277–2286, 2003. DOI: http://doi.org/10.1109/TGRS.2003.814658.

Monaldo, F. M.; Thompson, D. R.; Beal, R. C.; Pichel, W. G.; Clemente-Colon, P. Comparison of SAR-derived wind speed with model predictions and ocean buoy measurements. IEEE Trans. Geosci. Remote Sens., Vol. 39, No. 12, P. 2587–2600, 2001. DOI: http://doi.org/10.1109/36.974994.

Hwang, P. A.; Zhang, B.; Perrie, W. Depolarized radar return for breaking wave measurement and hurricane wind retrieval. Geophys. Res. Lett., Vol. 37, No. 1, P. L01604, 2010. DOI: http://doi.org/10.1029/2009GL041780.

Hersbach, H. Comparison of C-band scatterometer CMOD5.N equivalent neural winds with ECMWF. J. Atmos. Oceanic Technol., Vol. 27, P. 721–736, 2010. DOI: http://doi.org/10.1175/2009JTECHO698.1.

Hersbach, H.; Stoffelen, A.; de Haan, S. An improved C-band scatterometer ocean geophysical model function: CMOD5. J. Geophys. Res., Vol. 112, No. C3, P. C03006, 2007. DOI: http://doi.org/10.1029/2006JC003743.

Hwang, P. A.; Zhang, B.; Toporkov, J. V.; Perrie, W. Comparison of composite Bragg theory and quad-polarization radar backscatter from RADARSAT-2: With applications to wave breaking and high wind retrieval. J. Geophys. Res., Vol. 115, No. C8, P. C08019, 2010. DOI: http://doi.org/10.1029/2009JC005995.

Zhang, B.; Perrie, W.; He, Y. Wind speed retrieval from RADARSAT-2 quad-polarization images using a new polarization ratio model. J. Geophys. Res., Vol. 116, No. C8, P. C08008, 2011. DOI: http://doi.org/10.1029/2010JC006522.

Vachon, P. W.; Wolfe, J. C-band cross-polarization wind speed retrieval. IEEE Geosci. Remote Sens. Lett., Vol. 8, No. 3, P. 456–459, 2011. DOI: http://doi.org/10.1109/LGRS.2010.2085417.

Zhang, B.; Perrie, W. Cross-polarized synthetic aperture radar: A new potential measurement technique for hurricanes. Bull. Amer. Meteor. Soc., Vol. 93, P. 531–541, 2012. DOI: http://doi.org/10.1175/BAMS-D-11-00001.1.

Komarov, S.; Komarov, A.; Zabeline, V. Marine wind speed retrieval from RADARSAT-2 dual-polarization imagery. Can. J. Remote Sensing, Vol. 37, No. 5, P. 520–528, 2011. DOI: http://dx.doi.org/10.5589/m11-063.

van Zadelhoff, G. J.; Stoffelen, A.; Vachon, P. W.; Wolfe, J.; Horstmann, J.; Belmonte Rivas, M. Scatterometer hurricane wind speed retrievals using cross polarization. Atmos. Meas. Tech. Discuss., Vol. 7, No. 2, P. 7945–7984. DOI: http://doi.org/10.5194/amtd-6-7945-2013.

Uher, J.; Bornemann, J.; Rosenberg, U. Waveguide Components for Antenna Feed Systems: Theory and CAD. Michigan University: Artech House, 1993. 457 p.

Rudge, A. W.; Milne, K.; Oliver, A. D.; Knight, P. The Handbook of Antenna Design. London: Short Run Press LTD, 1982, 720 p.

Винницкий, А. С. Автономные радиосистемы : учеб. пособие. М.: Радио и связь, 1986. 336 с.

Сколник, М. Справочник по радиолокации. Т. 3: Радиолокационные устройства и системы. М.: Сов. Радио, 1979. 528 с.

Troitskaya, Y. I.; Sergeev, D. A.; Kandaurov, A. A.; Baidakov, G. A.; Vdovin, M. A.; Kazakov, V. I. Laboratory and theoretical modeling of air-sea momentum transfer under severe wind conditions. J. Geophys. Res., Vol. 117, No. C11, P. C00J21, 2012. DOI: http://doi.org/10.1029/2011JC007778.

Valenzuela, G. R. Theories for the interaction of electromagnetic and oceanic waves — A review. Boundary-Layer Meteorology, Vol. 13, No. 1–4, P. 61–85, 1978. DOI: http://doi.org/10.1007/BF00913863.

Troitskaya, Yu.; Abramov, V.; Ermoshkin, A.; Zuikova, E.; Kazakov, V.; Sergeev, D.; Kandaurov, A.; Ermakova, O. Laboratory study of cross-polarized radar return under gale-force wind conditions. Int. J. Remote Sens., Vol. 37, No. 9, P. 1981–1989, 2016. DOI: http://doi.org/10.1080/01431161.2016.1160301.




DOI: https://doi.org/10.20535/S0021347017090023

Метрики статей

Загрузка метрик ...

Metrics powered by PLOS ALM

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.





© Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника, 2004–2017
При копировании активная ссылка на материал обязательна
ISSN 2307-6011 (Online), ISSN 0021-3470 (Print)
т./ф. +38044 204-82-31, 204-90-41
Условия использования сайта