Фарадеевское вращение плоскости поляризации сигнала надгоризонтных радиолокационных станций ультравысоких частот

Аннотация

Проведены численные расчеты максимально возможных величин фарадеевского угла вращения плоскости поляризации УВЧ сигналов надгоризонтных РЛС на трассах длиной до 2000 км. Расчеты велись на основе максимально приближенной к реальности модели геомагнитного поля IGRF-12. В качестве возможного местоположения гипотетической РЛС были выбраны две точки: вблизи Атлантической и Восточно-Сибирской магнитных аномалий. Показано, что величина угла вращения сильно зависит от географического положения и характеристик трассы, меняясь от ~10º в верхней части частотного диапазона до практически 180º в его нижней части.

• Faraday's effect
• ионосфера
• вращение плоскости поляризации
• геомагнитные аномалии

Abstract (in English)

Over-horizon ground-based radars in UHF range are widely used for the atmosphere condition and near-earth space monitoring, the moving objects control in the atmosphere, in the meteorology observations and so on. The modern radars, as a rule, are employing widely the polarization descriptions of a signal to get the required information. The range increasing up to several thousand kilometers for such radars leads inevitably to the fact that the part of a signal route will be inside the Earth ionosphere. Even if one can consider that this part of a route is not affected by the sizeable heterogeneity of a media (the ionosphere is practically transparent for the 0.3…2 GHz frequency range) the polarization of a signal is influenced by the Faraday’s effect. For example, the on-board SAR signal processing in L and P wavelength ranges requires to employ the specially designed algorithms. The task of this article is to calculate the possible values of a Faraday’s rotation angle for polarization plane of a signal in case of a long-range over-horizontal radar in UHF. The calculations have been carried out for the different geographic conditions and signal propagation directions. Moreover, the geomagnetic field values during the calculations have been extracted from the generally accepted model IGRF-12 (epoch 2015). This model usage permits to estimate the accuracy of Faraday’s angle calculations as sufficiently high. It is shown that maximum polarization rotation angle value is varied in relatively wide range from ~10º up to nearly 180º over UHF frequency range. The angle value strongly depends on proximity of global geomagnetic field anomalies.

Для цитирования

Литература

1. Канарейкин Д.Б., Павлов Н.Ф., Потехин В.А. Поляризация адиолокационных сигналов. М.: Советское радио. 1966. 440 с.
2. Татаринов В.Н., Татаринов С.В, Лигтхарт Л.П. Введение в современную теорию поляризации радиолокационных сигналов. Томск: Изд. Томского университета. 2012. 380 с.
3. Хомяков Д.А., Комиссаров А.В. Поляризационная модуляция зондирующего сигнала некогерентной РЛС в интересах селекции радиолокационных объектов. Журнал Радиоэлектроники [электронный журнал]. 2013. №3. Режим доступа: http://jre.cplire.ru/koi/mar13/2/text.pdf
4. Дэвис К. Радиоволны в ионосфере. М.: Мир. 1973. 504 с.
5. Кутуза Б.Г., Мошков А.В., Пожидаев В.Н. Комбинированный метод, который устраняет влияние ионосферы при обработке сигналов бортовых радиолокаторов P-диапазона с синтезированной апертурой. Радиотехника и Электроника. 2015. Т.60. №9. С. 889-895. DOI: 10.7868/S0033849415090077
6. Thebault E., Finlay C.С., Beggan C.D. et al. International Geomagnetic Reference Field: the 12th generation. Earth Planets Space Journal. 2015. 19 p. DOI: 10.1186/S40623-015-0228-9 URL: https://earth-planets-space.springeropen.com/articles/10.1186/s40623-015-0228-9
7. Антонова Л.А., Иванов-Холодный Г.С. Солнечная активность и ионосфера. М.: Наука. 1989. 168 с.
8. Фаткуллин M.H., Зеленова Т.И., Козлов В.К. и др. Эмпирические модели среднеширотной ионосферы. М.: Наука. 1981. 256 с.
9. Wikimedia Commons - хранилище медиафайлов [электронный ресурс] Режим доступа: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/c/c7/WMM2010_F_MERC.pdf/page1-675px-WMM2010_F_MERC.pdf.jpg
10. AndroGeoid: Exploring, Recording And Mapping The World With Android. [электронный ресурс]. Сайт Лешека Павловича, США.