Способ калибровки Стокс-поляриметра Советский патент 1989 года по МПК G01R35/00 G01R29/08 

Изобретение относится к поляри- метрии, предназначено для определения поляризационных характеристик поляриметров, на выходе которых регистрируются параметры Стокс-излучения, и может быть использовано в радиоастрономии, радиотеплолокации.

Цель изобретения - повышение точности.

На фиг.1 приведена структурная схема устройства, реализующего способ калибровки Стокс-поляриметра; на фиг.2 - то же, другое исполнение.

Устройство содержит СВЧ-генера- jTop 1, подключенный через элемент 2

связи и вентиль 3 (или 4) к одному из входов разделителя 5 ортогональных поляризаций. Разделитель 5 вместе с вентилями 3 и 4 установлены с возмож- ностью вращения вокруг оси круглого волновода (не показан) являющегося выходом разделителя 5. Выход разделителя 5 через волноводное вращающееся сочленение 6 подключен к входу Стокс-поляриметра 7. Волноводное вращающееся сочленение 6 снабжено индикатором 8 угла поворота.

На выходе элемента 2 связи может быть установлен переключатель 9, выходы которого подключены к вентилям 3 и 4 (фиг. 2).

СВЧ-генератор 1 может быть выполнен в виде генератора стандартных сигналов, например, типа Г4-80 или генератора шума, например, типа Г2-39. Элемент 2 связи предназначен для передачи СВЧ-мощности от СВЧ-ге- нератора 1 к вентилю 3 или 4 и обес- печения возможности поворота разделителя 5 и вентилей 3 и 4 при неподвиж ноК СВЧ-генераторе J. Он может быть выполнен в виде гибкого кабеля или коаксиального вращающегося сочлене- ния.

Вентили 3 и 4 предназначены для исключения возможных переотражений СВЧ-мощности между СВЧ-генератором 1 и Стокс-поляризатором 7, обусловлен- ных неидеальностью согласования СВЧ- элементов.

Разделитель 5 ортогональных поляризаций предназначен для формирования полностью поляризованных калибро вочных сигналов X, Y, R, L.

В качестве разделителя 5 служат , сменные разделители: разделитель линейных поляризаций и разделитель круговых поляризаций.

Волноводное вращающееся сочленение 6 предназначено для обеспечения возможности изменения ориентации главных осей разделителя 5 поляризаций и Стокс-поляриметра 7,

Изменение ориентации главной оси Стокс-поляриметра 7 относительно ориентации поляризации 9t производится за счет вращения разделителя 5.

Способ осуществляют следующим образом.

Устанавливают в устройство разделитель 5 линейных поляризаций и производят его юстировку по отношению к главной оси Стокс-поляриметра 7.

Формируют на входе Стокс-поляриметра 7 полностью линейно поляризованный сигнал X при ориентации глав- .ной оси Стокс-поляриметра Х 0. Для - этого устанавливают с помощью индикатора 8 ориентацию разделителя 5 Tt О, подключают элемент 2 связи к вентилю 3 и подают СВЧ-мощность от СВЧ-генератора 1 через злемент 2 связи, вентиль 3, разделитель 5 и волно водное вращающееся сочленение 6 на вход Стокс-поляриметра 7. В выходных

каналах I, Q, U, V Стокс-поляриметра 7 регистрируют сигналы 1, Q°, Uj , VK. )

Формируют на входе Стокс-поляриметра 7 полностью линейно поляризо- ванньй сигнал Y, ортогональный X и примерно той же интенсивности, при ориентации Стокс-поляриметра 7 % 0 Для зтого подключают элемент 2 связи к вентилю 4 и подают СВЧ-мощность от СБЧ-генератора 1 через элемент 2 связи, вентиль 4, разделитель 5 и волно водное вращающееся сочленение 6 на вход Стокс-поляриметра 7. В выходных каналах 1,4), U, V Стокс-поляриметра

7 регистрируют сигналы 1., Q , Uu, оУ Ч

У

Формируют на входе Стокс-поляриметра 7 полностью линейно поляризованный сигнал Y при ориентации поляриметра ТС 11/4. Для этого устанавливают ориентацию разделителя 5 Tt п /4 и подают СВЧ-мощность от СВЧ- генератора 1 через элемент 2 связи, вентиль 4, разделитель 5 и волновод- ное вращающееся сочленение 6 на вход Стокс-поляриметра 7. В выходных каналах Стокс-поляриметра 7 регистрируют

тг Trf4 714 1г14- сигналы , , U ,

Формируют на входе Стокс-поляриметра 7 полностью линейно поляризованный сигнал X при ориентации поляриметра % iT/4. Для этого подключаю элемент 2 связи к вентилю 3 и подают СВЧ-мощность от СВЧ-генератора 1 через элемент 2 связи, вентиль 3, разделитель 5 и Волноводное вращающееся сочленение 6 на вход Стокс-поляриметра 7, ре гистрируют сигналы l, ,Q J

ii ii / - у И / - , К

Аналогично формируют сигналы X и Y при ориентациях радиополяриметра /2 и 7. 3 ir/4 и регистрируют иГ.налы1Г%пГ.иГ.1Г% ХГ

сигналы T-l-i ,Д|а

.

г)4

;,тнФ 1

QV , , , УЧ ; 1., Q,. . тVl

Vy -L ЧуLJlj )VlJ

Затем устанавливают в устройство разделитель 5 круговых поляризаций и аналогично описанному формируют излучения R и L при ориентациях радио- поляриметра ОС О и ОС fr/2 и регист рируют соответствующие им сигналы

IR; Q°.: 1°, о1: и°, vt; i{ S

Q-n-iz . y-iMi . М . Я|5 оТг/г . .

ь

V , После этого вычисляют элементы

матрицы Мюллера Стокс-поляриметра 7 с помощью формул

1527599

MM

MI,

12 ,

1

M

ii

+ и

7/2

Ф

-j - (Q

I -ir «

Qj)

ч)

, 7 (Qfl +

+ (U,

irH

Ik

i;f

Ч

поляриметра X (7 0, ir/A) ir/Z,

Tr-2 2

IP+IL- I -t-iL ;

0, 7M.

M

TM2

+ 1

M,

(v; vV)/(i,.+ i; 1

VIZ

Формула изобретения

);

.) -(i

-i7);

1 г .

гг- -Л- «,- Q,) - (Q, )i

10

Мзг -р- К - Q.,, 1л L и ;)

Uy

)

Tt-ia (UK

(V

u/2

- V

- I

Ifn s

M,,

3 S-/4

Ч

MIS

- Ч у }

М4г -p- (v°x-Vy) /v.,« -L Д

1 I (I ч I Ч ) X -I

) .

- „L. Г(

-iTH L

IA

/n - Л (Q X

M - - Гш l

I л

( j

(vT

);

1. Способ калибровки Стокс-поляри- метра, основанный на формировании калибровочных сигналов, один из которых X поляризован линейно, второй R прляг

15 ризован по кругу, регистрации калиб- ровочньк сигналов на выходах Стокс- поляриметра, и определении матрицы Мюллера, отличающийся тем, что, с целью повышения точности,

20 дополнительно формируют третий калиб- ровочный сигнал Y, поляризованный линейно ортогонально первому калибровочному сигналу, и четвертый калиб- ровочный сигнал L, поляризованный по

25 кругу, интенсивности калибровочных сигналов выбирают из соотношения

и-;)

j

IA

- V,

гк

) (PX py)/(Px + Pvj) : 1;

(P - PL)/(PR + РЬ

) c 1,

30

35

где Р.(,, интенсивности калибровочных сигналов X, Y, R,,L соответственно, степени поляризации первого и третьего, второго и четвертого калибровочных сигналов устанавливают соответственно равными, регистрацию калибровочных сигналов на выходе Стокс-поляриметра при подаче первого и третьего калибровочных сигналов ведут при развороте главной оси Стокс-поляриметра на углы О,

( V

)

I)

1

м., -f- а; - Г);

н 7 Q° - аГ); ., К -

и , ) J;

JTIi

(Q

+ (и

ir/i

iria

i/ -i r «-) v;M.

де

ir/a (VR T n 11

I,Q,iJ,

калибровочные сигналы Стокс-поляриметра от сигналов Z (Z X, Y, R, L) при ориентации главной оси Стоке

поляриметра X (7 0, ir/A) ir/Z,

Tr-2 2

IP+IL- I -t-iL ;

0, 7M.

Формула изобретения

(PX py)/(Px + Pvj) : 1;

(P - PL)/(PR + РЬ

) c 1,

где Р.(,, интенсивности калибровочных сигналов X, Y, R,,L соответственно, степени поляризации первого и третьего, второго и четвертого калибровочных сигналов устанавливают соответственно равными, регистрацию калибровочных сигналов на выходе Стокс-поляриметра при подаче первого и третьего калибровочных сигналов ведут при развороте главной оси Стокс-поляриметра на углы О,

3

-г-, о. Т относительно поляризации, первого калибровочного сигнала, регистрацию при: п 5даче второго и четвертого калибровочных сигналов ведут при развороте главной оси Стокс-поляIT

риметра на углы О, J, а коэффициенты матрицы Мюллера вычисляют по формулам :

MM 1.

рГ

м„ -i (Q

) , н„ (и

7/2 1

Uu )J;

I

м„ - (v; .)/(i:.ir);

M,i--F-(i:-i;) - аГ tn.- «J /J

MIZ- -j f- RQ° - QM - (Q Q7);

гг- (u; - uj) - (u иГ);

M4i -jB- (v;-Vy) -.(v

It-ll Jx

( V ) ;

5

0

5

. ;,-;.- (; - : (Q

т fa

1н: -1Г - и

)

0

2-; .- - v; )j,

где I,Q,U,V - калибровочные сигналы Стокс-поляри- метра от излучения Z (Z - X,.Y, Ri L) при ориентации главной оси Стоке-- поляриметра X (ТС в -0, Г/2; ЗЛ);

. 1. ir J

I

tf о, IT/4.

2. Способ по n.l, о тл ич аю - щ и и с я тем, что отношение интенсивности линейных поляризаций калибровочных сигналов X и Y при изменении ориентации главной оси Стокс-по- ляриметра на /2 является постоянной величиной.

Изобретение относится к поляриметрии. Цель изобретения - повышение точности калибровки. Сущность данного способа калибровки состоит в формировании четырех калибровочных сигналов. Первый сигнал X поляризован линейно. Второй сигнал R поляризован по кругу. Третий сигнал Y поляризован линейно ортогонально сигналу X. Четвертый сигнал L поляризован по кругу. При этом из заданных соотношений выбирают интенсивности калибровочных сигналов, а степени их поляризации устанавливают равными. Далее осуществляют регистрацию калибровочных сигналов при развороте главной оси Стокс-поляриметра на различные заданные углы, а затем по ф-лам вычисляют коэффициенты матрицы Мюллера. Способ по п. 2 ф-лы отличается тем, что отношение интенсивностей линейных поляризаций сигналов X и Y при изменении ориентации главной оси Стокс-поляриметра на φ/2 является постоянной величиной. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

;з

,1

. у

1

г

ср1/г.1

,в V

К