26.2.4. Поляриметры

Некоторые источники космического происхождения создают частично поляризованные сигналы шумов, которые, как, например, показал Коэн [67], с помощью поляриметров можно однозначно разложить на поляризованные и неполяризованные (случайно поляризованные) компоненты. Хотя поляризованная компонента имеет шумовой спектр, ее взаимно перпендикулярные составляющие когерентны. Вектор - электрического поля этой компоненты описывает эллипс, который непрерывно флюктуирует по размерам,

но сохраняет постоянную ориентацию, отношение осей и направление вращения в течение временного интервала, значительно превышающего период колебаний. Эта поляризованная компонента характеризуется интенсивностью ориентацией и отношением осей К. Направление вращения содержится в знаке величины левосторонней поляризации соответствует знак а правосторонней — знак Неполяризованная компонента имеет подобный же шумовой спектр, но ее ортогональные составляющие независимы. Эта компонента характеризуется только интенсивностью . Полная интенсивность равна сумме и Если поляризованная доля равна то волна характеризуется с помощью

4 параметров:

Параметры Стокса представляют систему четырех чисел, определяющих волну и обладающих тем преимуществом, что они тесно связаны с результатами антенных измерений. Параметры Стокса заданы соотношениями:

где

Величины выражаются через параметры Стокса следующим образом:

Волну можно рассматривать как сумму независимых эллиптически поляризованных компонент с равными и противоположными значениями К и ортогональными ориентациями. В частных случаях в состав этих противоположно поляризованных колебаний входят ортогональные линейные составляющие и круговая составляющая противоположного вращения. Существует несколько способов поляризационных измерений [343]. Полностью поляризованная волна определяется 3 параметрами, например интенсивностями и разностью фаз между двумя составляющими. Частично поляризованная волна характеризуется 4 параметрами: интенсивностями 3 составляющих и разностью фаз. В двухволновом интерферометре Райла — Вонберга [227] плоскости поляризации антенн ортогональны. Поэтому случайно поляризованный источник, пересекающий луч антенны, не будет создавать интерференционную картину. Если же между компонентами падающей волны будет существовать

постоянное соотношение фаз, движение источника будет сопровождаться периодическими изменениями выходного сигнала. Сравнивая амплитуду этих изменений с амплитудой изменения выходного напряжения при одинаковом направлении поляризации обеих антенн, оказалось возможным определить степень поляризации излучения. Интерференционный поляриметр использовали также Браун, Палмер и Томпсон [47, 49].

В однолучевых системах используются антенны круговой поляризации; на частоте Ковингтон применял четвертьволновую пластину [75]. На частоте использовались скрещенные диполи, помещенные в фокусе параболоида [68, 256].

Рис. 26. 11. Схема измерения поляризации. Фазовый модулятор выполнен в виде вращающейся лопасти, а амплитудный модулятор — в виде ферритового переключателя. Регистрирующие устройства дают параметры Стокса. (См. [4].)

При объединении сигналов на выходах этих диполей падение волны с круговой поляризации одного направления даст мощность сигнала вдвое больше получаемой с одной антенны, в то время как для другого направления поляризации мощность сигнала будет равна нулю. Если ввести фазовый сдвиг 180°, то система станет чувствительной к поляризации противоположного направления. С обоими устройствами случайно поляризованный сигнал давал бы на выходе одну и ту же мощность. Таким образом, сравнивая мощности, полученные при двух методах соединения, можно оценить знак и степень круговой поляризации падающей волны.

Схема поляриметра, разработанного Экабэйном [4] для показана на рис. 26.11. Антенна состоит из параболоида диаметром а фидером служит круглый волновод, в котором возбуждаются колебания вида Поворотный волноводный фазовращатель для обнаружения поляризованных составляющих модулирует падающую волну. В амплитудном модуляторе использован ферритовый коммутатор. Усилитель промежуточной частоты работает

на с полосой пропускания постоянная времени усилителя постоянного тока равна 0,3 сек. Напряжения на выходе самописцев являются функциями параметров Стокса; по их записям можно определить состояние поляризации падающей волны.