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

Автор(и)

  • Виктор Иванович Абрамов Научно-исследовательский радиофизический институт, Російська Федерація
  • Эмма Михайловна Зуйкова Институт прикладной физики Российской академии наук, Російська Федерація
  • Даниил Александрович Сергеев Институт прикладной физики Российской академии наук, Російська Федерація https://orcid.org/0000-0003-4910-3935
  • Юлия Игоревна Троицкая Институт прикладной физики Российской академии наук, Російська Федерація
  • Алексей Валерьевич Ермошкин Институт прикладной физики Российской академии наук, Російська Федерація
  • Василий Иванович Казаков Институт прикладной физики Российской академии наук, Російська Федерація

DOI:

https://doi.org/10.20535/S0021347017090023

Ключові слова:

доплеровский радиоскаттерометр, морская поверхность, перекрестная поляризация, лабораторный эксперимент

Анотація

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.

Біографія автора

Даниил Александрович Сергеев, Институт прикладной физики Российской академии наук

Заведующий лабораторией

Посилання

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.

##submission.downloads##

Опубліковано

2017-09-22

Як цитувати

Абрамов, В. И., Зуйкова, Э. М., Сергеев, Д. А., Троицкая, Ю. И., Ермошкин, А. В., & Казаков, В. И. (2017). Поляризационный доплеровский радиоскаттерометр X-диапазона для исследования рассеяния микроволнового излучения на взволнованной поверхности воды в лабораторных условиях. Вісті вищих учбових закладів. Радіоелектроніка, 60(9), 503–514. https://doi.org/10.20535/S0021347017090023

Номер

Том 60 № 9 (2017)

Розділ

Оригінальні статті

Ліцензія

Авторське право (c) 2017 Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника

Издатель журнала Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника (сокр. "Известия вузов. Радиоэлектроника"), Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт", учитывает, что доступ автора к его статье является важным как для самого автора, так и для спонсоров его исследований. Мы представлены в базе издателей SHERPA/RoMEO как зеленый издатель (green publisher), что позволяет автору выполнять самоархивирование своей статьи. Однако важно, чтобы каждая из сторон четко понимала свои права. Просьба более детально ознакомиться с Политикой самоархивирования нашего журнала.

Политика оплаченного открытого доступа POA (paid open access), принятая в журнале, позволяет автору выполнить все необходимые требования по открытому доступу к своей статье, которые выдвигаются институтом, правительством или фондом при выделении финансирования. Просьба более детально ознакомиться с политикой оплаченного открытого доступа нашего журнала (см. отдельно).

Варианты доступа к статье:

1. Статья в открытом доступе POA (paid open access)

В этом случае права автора определяются лицензией CC BY (Creative Commons Attribution).

2. Статья с последующим доступом по подписке

В этом случае права автора определяются авторским договором, приведенным далее.

  • Автор (каждый соавтор) уступает Издателю журнала «Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника» НТУУ «КПИ» на срок действия авторского права эксклюзивные права на материалы статьи, в том числе право на публикацию данной статьи издательством Аллертон Пресс, США (Allerton Press) на английском языке в журнале «Radioelectronics and Communications Systems». Передача авторского права охватывает исключительное право на воспроизведение и распространение статьи, включая оттиски, переводы, фото воспроизведения, микроформы, электронные формы (он- и оффлайн), или любые иные подобные формы воспроизведения, а также право издателя на сублицензирование третьим лицам по своему усмотрению без дополнительных консультаций с автором. При этом журнал придерживается Политики конфиденциальности.
  • Передача прав включает право на обработку формы представления материалов с помощью компьютерных программам и систем (баз данных) для их использования и воспроизводства, публикации и распространения в электронном формате и внедрения в системы поиска (базы данных).
  • Воспроизведение, размещение, передача или иное распространение или использование материалов, содержащихся в статье должно сопровождаться ссылкой на Журнал и упоминанием Издателя, а именно: название статьи, имя автора (соавторов), название журнала, номер тома, номер выпуска, копирайт авторов и издателя "© Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт"; © автор(ы)".
  • Автор (каждый соавтор) материалов сохраняет все права собственника материалов, включая патентные права на любые процессы, способы или методы и др., а также права на товарные знаки.
  • Издатель разрешает автору (каждому соавтору) материалов следующее:
  1. Право пользоваться печатными или электронными вариантами материалов статьи в форме и содержании, принятыми Издателем для публикации в Журнале. Подробнее см. политики Оплаченного открытого доступа, подписки и самоархивирования.
  2. Право бесплатно копировать или передавать коллегам копию напечатанной статьи целиком или частично для их личного или профессионального использования, для продвижения академических или научных исследований или для учебного процесса или других информационных целей, не связанных с коммерческими целями.
  3. Право использовать материалы из опубликованной статьи в написанной автором (соавторами) книге, монографии, учебнике, учебном пособии и других научных и научно-популярных изданиях.
  4. Право использовать отдельные рисунки или таблицы и отрывки текста из материалов в собственных целях обучения или для включения их в другую работу, которая печатается (в печатном или электронном формате) третьей стороной, или для представления в электронном формате во внутренние компьютерные сети или на внешние сайты автора (соавторов).
  • Автор (соавторы) соглашаются, что каждая копия материалов или любая ее часть, распространенная или размещенная ими в печатном или электронном формате, будет содержать указание на авторское право, предусмотренное в Журнале и полную ссылку на Журнал Издателя.
  • Автор (соавторы) гарантирует, что материалы являются оригинальной работой и представлены впервые на рассмотрение только в этом Журнале и ранее не публиковались. Если материалы написаны совместно с соавторами, автор гарантирует, что проинформировал их относительно условий публикации материалов и получил их подписи или письменное разрешение подписываться от их имени.
  • Если в материалы включаются отрывки из работ или имеются указания на работы, которые охраняются авторским правом и принадлежат третьей стороне, то автору необходимо получить разрешение владельца авторских прав на использование таких материалов в первом случае и сделать ссылку на первоисточник во втором.
  • Автор гарантирует, что материалы не содержат клеветнических высказываний и не посягают на права (включая без ограничений авторское право, права на патент или торговую марку) других лиц и не содержат материалы или инструкции, которые могут причинить вред или ущерб третьим лицам. Автор (каждый соавтор) гарантирует, что их публикация не приведет к разглашению секретных или конфиденциальных сведений (включая государственную тайну). Подтверждением этого является Экспертное заключение (см. перечень документов в Правила для авторов).
  • Издатель обязуется опубликовать материалы в случае получения статьей положительного решения редколлегии о публикации на основании внешнего рецензирования (см. Политика рецензирования).
  • В случае публикации статьи на английском языке в журнале «Radioelectronics and Communications Systems» (Издатель: Аллертон Пресс, США, распространитель Springer) автору (соавторам) выплачивается гонорар после выхода последнего номера журнала года, в котором опубликована данная статья.
  • Документ Согласие на публикацию, который подают русскоязычные авторы при подаче статьи в редакцию, является краткой формой данного договора, в котором изложены все ключевые моменты настоящего договора и наличие которого подтверждает согласие автора (соавторов) с ним. Аналогичным документом для англоязычных авторов является Copyright Transfer Agreement (CTA), предоставляемый издательством Allerton Press.
  • Настоящий Договор вступает в силу в момент принятия статьи к публикации. Если материалы не принимаются к публикации или до публикации в журнале автор (авторы) отозвал работу, настоящий Договор не приобретает (теряет) силу.