Влияние погрешности задания угла фарадеевского вращения плоскости поляризации на точность измерения параметров матрицы рассеяния поляриметрическими РСА

Одно из основных назначений поляриметрических радиолокаторов с синтезированной апертурой (РСА) состоит в измерении полной матрицы рассеяния наблюдаемых целей. Для получения сопоставимых результатов, полученных в разное время и различными РСА, последние должны быть тщательно откалиброваны. Калибровка позволяет исключить влияние внутренних параметров конкретного РСА на результаты измерений. Процесс калибровки осуществляют, руководствуясь определенными методиками, на специальных калибровочных полигонах с применением естественных или искусственных отражателей, характеристики которых точно известны.
Эффект Фарадея, обусловленный взаимодействием электромагнитного поля падающей и отраженной от исследуемой цели волн при прохождении их через ионосферу в магнитном поле Земли, приводит к вращению плоскости поляризации волн, что может заметно исказить результаты измерений матрицы рассеяния того или иного изучаемого объекта. Это явление проявляется особенно в низкочастотном диапазоне работы РСА на частотах 1.4 ГГц и ниже. При калибровке оказывается, что угол фарадеевского вращения накладывается на внутренние параметры РСА такие, как дисбаланс и уровень перекрестных искажений. Более того, если в момент калибровочных измерений фарадеевский угол неизвестен, то возникают трудности и в определении внутренних параметров.
Следует иметь ввиду, что результаты калибровки, полученные при некотором конкретном значении фарадеевского угла, будут иметь ограниченное применение, так как величина угла зависит от координат точки наблюдения и состояния ионосферы в момент измерений, и при перемещении в точку, отличную от места калибровки, она изменяется. Таким образом, возникает проблема коррекции измерений матрицы рассеяния в зависимости от значения фарадеевского угла в момент наблюдений. Одновременно возникает и задача оценки погрешности измерения элеметов матрицы при неточном определении угла поворота.
В работе приведены расчетные соотношения, позволяющие скорректировать экспериментальные данные в соответствии с фактическим углом поворота плоскости поляризации в точке их получения и оценить отмеченные выше погрешности.
В результате анализа погрешностей измерения элементов матрицы, обусловленных неточным знанием угла поворота, было установлено, что величины этих погрешностей не зависят от абсолютного значения угла и определяются лишь отклонением от него.
При численных расчетах использовалась матрица условной цели с элементами, характеризующими hh-, hv-, vh- и vv-отражения с величинами 5, 0.5, 0.3 и 7 соответственно. Уровень перекрестных искажений РСА при приеме и передачи полагался одинаковым и составлял величину 0.1. Дисбаланс при приеме и передаче был 2.0 и 1.0 соответственно. Эти расчеты показали, что погрешности измерения элементов матрицы, относящихся к согласованным поляризациям, не превышают 1% при неточности задания угла поворота +/- 3º. Что же касается элементов, связанных с перекрестными отражениями, то при ошибке в определении угла +/- 0.25º эти погрешности составляют около 10%.