Способ калибровки стокс-поляриметра

 

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.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (191 (11) А1 (11 4 G Ol R 35/00, 29/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ 0 НТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ/

К ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (2) ) 431 9823/24-09 (22) 20.10.87 (46) 07 .12. 89. Бюл. Р 45 (71) Горьковский научно-исследовательский радиофизический институт (72) B.È.ÀáðàìoB и Б.Б.Тагунов (53) 62! .396.67 (088.8) (56) J.Optical Вос. Am. v. 66, N 1, January, 1 976, р. 65-67.

Джеррард А., Верч Дж. И. Введение в матричную оптику. — Г1.: Мир, 1978 с. 216. (54) СПОСОБ КАЛИБРОВКИ СТОКС-ПОЛЯРИ-!

"1ЕТ PA (57) Изобретение относится к поляриметрии. Цель изобретения — повышение точности калибровки. Сущность данно,го способа калибровки состоит в формировании четырех калибровочных сигИзобретение относится к поляриметрии, предназначено для определения поляризационных характеристик поляриметров, на выходе которых регистрируются параметры Стокс-излучения, и мо— жет быть использовано в радиоастрономии, радиотеплолокации.

Цель изобретения — повышение точности.

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

Устройство соде ржит СВЧ-генера тор 1, подключенный через элемент 2 налов. Первый сигнал Х поляриэован линейно. Второй сигнал R поляризован по кругу. Третий сигнал Y поляризован линейно ортогонально сигналу Х.

Четвертый сигнал L поляризован по кругу. При этом из заданных соотношений выбирают интенсивности калибро вочных 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 1(юллера. Способ по и. 2 ф-лы отличается тем, что отношение интенсивностей линейных поляризаций сигналов Х и 7

9 при изменении ориентации главной оси

Стокс-поляриметра на < /2 является постоянной величиной. 1 з.п. ф-лы, 2 ип. 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, вы1527599

Способ осуществляют следующим образом. устанавливают в устройство разделитель 5 линейных поляризаций и про-> изводят его юстировку по отношению к 45 главной оси Стокс-поляриметра 7.

Формируют на входе Стокс-поляриметра 7 полностью линейно поляризованный сигнал Х при ориентации главной оси Стокс-поляриметра Х.= О. Для этого устанавливают с помощью индикатора 8 ориентацию разделителя 5 Х =

О, подключают 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. В вьмодных ходы которого подключены к вентилям

3 и 4 (фиг. 2).

СВЧ-генератор l может быть выполнен в виде генератора стандартных сигналов, например, типа Г4-80 ипи генератора шума, например, типа

Г2-39. Элемент 2 связи предназначен для передачи СВЧ-мощности от СВЧ-генератора 1 к вентилю 3 ипи 4 и обеспечения возможности поворота разделителя 5 и вентилей 3 и 4 при неподвижно1ч СВЧ-генераторе l. Он может быть выполнен в виде гибкого кабеля или коаксиального вращающегося сочлене- 15 ния.

Вентили 3 и 4 предназначены для исключения возможных переотражений

СВЧ-мощности между СВЧ-генератором 1 и Стокс-поляризатором 7, обусловлен- 20 ных неидеальностью согласования СВЧэлементов .

Разделитель 5 ортогональным поля. риэаций предназначен для формирования полностью поляризованных калибро†25 вочных сигналов Х, Y R 1 .

В качестве разделителя 5 служат сменные разделители: разделитель линейных поляризаций и разделитель круговых поляризаций. 30

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

Изменение ориентации главной оси

Стокс-поляриметра 7 относительно ориентации поляризации К производится за счет вращения разделителя 5. каналах I Q, U Ч Стокс-поляримет- ра 7 регистрируют сигналы I, Q о о

> >

Ux >

Формируют на входе Стокс-поляриметра 7 полностью линейно поляризо— ванный сигнал У, ортогональный Х и примерно той же интенсивности, при ориентации Стокс-поляриметра 7 7 = О.

Для этого подключают элемент 2 связи к вентилю 4 и подают СВЧ-мощность от

СВЧ-генератора 1 через элемент 2 связи, вентиль 4, разделитель 5 и волноводное вращающееся сочленение 6 на вход Стокс-поляриметра 7. В выходных каналах I -Я> U V Стокс — поляриметра о о о

7 регистрируют сигналы I, Q U о

v>, Формируют на входе Стокс-поляриметра 7 полностью линейно поляризованный сигнал Y при ориентации поляриметра = о /4 ° Для этого устанавI ливают ориентацию разделителя 5 X го /4 и подают СВЧ-мощность от СВЧгенератора 1 через элемент 2 связи> вентиль 4, разделитель 5 и волноводное вращающееся сочленение 6 на вход

Стокс-поляриметра 7. В выходных каналах Сто кс-поляриме тра 7 регистрируют

Q„> 11Ч > ЧЧ

"i>i+ МФ >I% и!4Формируют на входе Стокс-поляриметра 7 полностью линейно поляризованный сигнал Х при ориентации поляриметра К = о /4. Для этого подключают г 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, регистрируют сигналы I

Аналогично формируют сигналы Х и

Y при ориентациях радиополяриметра

9, = =Й/2 и >, = 37/4 и регистрируют

> j > Ч» > Чg >

ЧУ(4. Zw> 4- л Ф4 UЯ!4 V Ъ(+ ч 1, чЧ Ч >

Затем устанавливают в устройство разделитель 5 круговых поляризаций и аналогично описанному формируют излучения R u L при ориентациях радиополяриметра 1 = О и Х = У/2 и регист- рируют соответствующие им сигналы о о о о о а о о Я !2 н> Я ;, П > Ч I ° Q„> Ui> Vg, дФ!2 . ц 2 V > Ы . Z>>2 n Ä t2 цЧ 11 ч 2> fl > g > Ь ° С >, ° Ь >

Ч „, После этого вычисляют элементы матрицы Мюллера Стокс-поляриметра 7 с помощью формул

1527599

1, 1

ДК

М«

М2, =

«!г

55 + (ь )/ м, !

Й ) a о о и (2 (11„+ У, ) + (У„+

ДК

M =1

tl 1

1 г о о > V2. м - — — iL(q +q)+(q +

2(I м 1

Ц ! г к

1 г о о (> !2 м - — — (и +U)+(U,+

Ъ| Z R

+ u„>);

О «(о ((!2 м - (v„+ v„)/(z„+ т„)

1 г о о («(г м - -- - (т - I ) — (т д б х х л

) ° «

1 г о о л!2

= — 5-L(q -q)-(q

22 >I

0 2 )

1 г о о ((!2 м 2 = — r- L(U„- UÄ) — (U

>« — Оу ) ;

1 о ((И

М42 -- 5- a(V >(- V ) — (V д„ >(- v" ")1;

));

1 г ((!4 м !4 м = — =- j(q" -а, )ЮЗ = -„!4 ) дл

3«Ã4, Ф/4 x . >(ч г >(!4 м = - — — ((U -U> )— 3 >t I4 дл

)«(4- цйt+ ) ° х

1 Г о!4 «! 4 м =-- — — (v -v )

45 «(4 >(9

З « /4 3 ((4 м !г м = — -- Г(т — т ) + (I

Рг)

1 г «> о ((!2

= — — (q -о)+(q

24 д„

R — o"" >1, м - — — a(u — v > + (и SQ t. R дк — U" )1ь э

«>2

=- — -P(V -Ч)+(Ч,4+ д„ (2 где I Q U V — калибровочные сигл. Х

7 Z. 2. г налы Стокс-поляриметра от сигналов

Z (Z = Х, Yt Rt L) при ориентации главной оси Стокс6 полярииетра Х (Я

О, <((/4) и/2, +дь+дк +I +юг Я! . и х Ч х

О, >(/4.

Формул а изобретения

1, Способ калибровки Стокс-поляриметра, основанный на формировании калибровочных сигналов, один из которых

Х поляризован линейно, второй К поля"

15 ризован по кругу, регистрации калибровочных сигналов на выходах Стоксполяриметра, и определении матрицы

Мюллера, отличающийся тем, что, с целью повьппения точности, 20 дополнительно формируют третий калиб-. ровочный сигнал Y поляризованный линейно ортогонально первому калибровочному сигналу, и четвертый калиб° ровочный сигнал Ь, поляризованный по кругу, интенсивности калибровочных сигналов выбирают из соотношения (р„- р„)/(Р„+ Р„) ((1; (PR PL)/(PR + PL) (c. 1 где Р(,РЧ, P,Р— интенсивности калибровочных сигналов Х, >(, К, .L со— ответственно, 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

40 оси Стокс-поляриметра на углы О, л ((3 — — (и относительно поляри4 2 4 з а ции. пе рв î ro калиб ров очного с игнала, регистрацию при подаче второго и чет45 вертого калибровочных сигналов ведут при развороте главной оси Стокс-поляк риметра на углы О, — —, а коэффициенты матрицы Мюллера вычисляют по фор50 мулам:

)527599

25 — (чав ц- v™) 3

Ч м --б-)д -т) — д ( к ра )

) г о о л) м- - -т P(Q „- QÄ) — (О, г )

Г 0 о 3 Ф мз - -«д - L(U и„) - (и - 1О

Ч), л х

) э

n Yl м - — - (ч„— v) — (v

sl „ к

1 Г ° }4 Ю4 3в I4 м„- — p(zÄ - д „

3в )4 .1

?Ч ) ; л)4 )ф м - — — j(Q" - Q )— (к Ч

20 л (QФ!4 QSФ/4 ) } . ,Ч

) r ol4 о(4

M = — — — ())х вЗ !4 л (UÝIl4. Ч 4 )1 ° к

) Г /4 в l4 м - — — - (ч -ч )43 Я.(4 (к У зо ь

1 Г o o Ф)а

p(z ) + (,"

Ф2

) °

)Э

1 Г î 0 312 м„- ) (О„- QÄ) + (Q, — „" )); м, - — — (U — u ) + (U" . ° l2. — uÄ ));

1 г о о м44 - — — (ч - ч ) + (v „ к

ГдЕ ZZ, Q в U,VZ - Калнб рОВОЧНЫЕ СИГ— калы Стокс-поляриметра от излучения

2 (Е Хв Y К; L) при ориентации главной оси Стокс--поляриметра Х (%

-О,Ф/4. в/2

3/4в);

Z 0 0 Zфй ZNz ° ч zv++zv„zv «),. ч т л к ч к Ч в

О, в/4.

2. Способ по п.1, о т л и ч а ю - шийся тем, что отношение интенсивности линейных поляризаций калибровочных сигналов Х и Y при измене" нии ориентации главной оси Стокс-поляриметра на s/2 является постоянной величиной .

152 7599

Составитель Е.Скороходов

Редактор Н.Тупица Техред М.Дидык Корректор А.Обручар

Заказ 7507/51 Тираж 714 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101