Kotelnikov Institute of Radio Engineering and Electronics of RAS Русский Sign in Submit a paper
Journal of Radio Electronics Online scientific journal · eISSN 1684-1719
2019, № 6 · RADIO WAVE PROPAGATION

Polarization components of microwave scattering by some models of vegetation elements

A.A. Afonin1,2, V.A. Timofeev1,2

1 Ярославский государственный университет им. П.Г.Демидова, Iaroslavl, Russia
2 P.G.Demidov Yaroslavl State University, Russia
Full text (PDF) DOI: 10.30898/1684-1719.2019.6.14 UDC 537.877 EDN QFQPUO

Abstract

The paper is devoted to simulation of the electromagnetic interaction with the forest environment. The modeling results of radiowave scattering by the finite length obstacles were represented. The truncated cones of two shapes have been examined. The first of them was flat-based cone. The other cone has the rounded bases. There models can be used for simulation of the vegetation components. The numerical results have been obtained on the basis of the method of discrete sources for microwave frequencies. The scatterer parameters were corresponded to complex permittivity of trees at this band. The angular dependencies of the polarization properties of the scattered field have been studied. The effects of angle of incidence, different ratios of the geometric dimensions of the obstacles and wavelength have been carried out. It has been found that the angular dependencies for co-polar and cross-polar components of the scattered field of the both truncated cones have been observed different behaviors. The cross-polar scattering field has revealed more complicate pattern. The TITAN X GPU used for the numerical calculations this research was donated by the NVIDIA Corporation.

  • рассеяние радиоволн
  • поляризация
  • растительность
  • однородный усечённый конус
  • однородный усечённый конус с закруглёнными основаниями
  • метод дискретных источников
  • radiowave scattering
  • polarization
  • vegetation
  • homogeneous truncated cone
  • homogeneous truncated cone with rounded bases
  • method of discrete sources
Аннотация (на русском)

Поляризационные компоненты рассеяния микроволнового излучения для некоторых моделей элементов растительности

В работе представлены результаты численного моделирования поляризационных характеристик рассеяния электромагнитных волн на объектах в виде усечённых конусов с плоскими и закруглёнными основаниями в качестве модели элементов лесного массива. Выполнен анализ угловых зависимостей сополярной и кроссполярной составляющих для различной ориентации рассеивателя и направления падения излучения, соотношений геометрических размеров частиц и длины волны. Проведено сопоставление с рассеянием на круговом цилиндре. Моделирование выполнено на основе метода дискретных источников.

For citation

Afonin A.A., Timofeev V.A. Polarization components of microwave scattering by some models of vegetation elements // Journal of Radio Electronics. – 2019. – No. 6. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2019.6.14

References

  1. Доржиев Б.Ч., Плетнев В.И., Хомяк Е.М. Погонное ослабление метровых волн, распространяющихся в лесной среде. // Распространение электромагнитных волн: сб. статей. - Улан-Удэ, 1987, С.87-103.
  2. Багдасарян Е.А., Тимофеев В.А. Анализ напряженности электромагнитного поля, образованного двухлучевым механизмом распространения волны, за пологом растительного слоя. // Телекоммуникации. 2006, №1, 35-39.
  3. Чухланцев А.А., Шутко А.М., Головачев С.П. Ослабление электромагнитных волн растительными покровами. / Радиотехника и электроника, 2003, т.48, №11, с. 1285-1311.
  4. Ерёмин Ю.А., Свешников А.Г. Метод дискретных источников в задачах рассеяния электромагнитных волн. // Успехи современной радиоэлектроники. 2003. № 10. с. 3.
  5. Ерёмин Ю.А., Свешников А.Г. Анализ методом дискретных источников дифракции электромагнитных волн на трехмерных рассеивателях. // Журнал вычислительной математики и математической физики. 1999. Т.39. № 12. С.2050-2063.
  6. Афонин А.А., Тимофеев В.А. Моделирование угловых характеристик рассеяния радиоволн на составных цилиндрических объектах. // Труды XXII Международной научно-технической конференции "Радиолокация, навигация, связь". Воронеж. 2016. Т.2. C.715-722.
  7. Афонин А.А., Тимофеев В.А. Анализ численного моделирования рассеяния радиоволн на составном цилиндре и усечённом конусе. // Журнал радиоэлектроники: электронный журнал. 2017. N9. URL: http://jre.cplire.ru/jre/sep17/1/text.pdf
  8. Ulaby F.T., El-Rayes M.A. Microwave dielectric spectrum of vegetation - Part II: Dual dispersion model / IEEE Trans. Geosci. Remote Sensing, vol. GE-25, No. 5, pp. 550-557, Sept. 1987.
  9. Калинкевич А.А., Крылова М.С., Масюк В.М., Каковкина А.Ю., Хромец Е.А. Об опыте измерения диэлектрической проницаемости «живой» древесины / III Всероссийская конференция «Сверхширокополосные сигналы в радиолокации и связи», г. Муром, 26.06-01.07.2010г. (электронный сборник трудов), стр. 169-174.
  10. Bohren, C. F. and Huffman, D. R., Absorption and scattering of light by small particles, Wiley-Interscience, New York, 1998.
  11. Schäfer, J.-P., Implementierung und Anwendung analytischer und numerischer Verfahren zur Lösung der Maxwellgleichungen für die Untersuchung der Lichtausbreitung in biologischem Gewebe, PhD thesis, Univerität Ulm, 2011, URL: http://vts.uni-ulm.de/doc.asp?id=7663