9
APC Cross Polariza,on Couplings 3 rd Stokes Parameter Thomas Meissner and Frank J. Wentz , Remote Sensing Systems Presented at Aquarius Cal/Val WebWorkshop January 29 – 30, 2013

APC$Cross$Polariza,on$Couplings$ 3rd$Stokes$Parameter$ · 2013. 7. 26. · APC$Cross$Polariza,on$Couplings$ 3rd$Stokes$Parameter$$ Thomas’Meissner’and’Frank’J.’Wentz,’

  • Upload
    others

  • View
    2

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

  • APC  Cross  Polariza,on  Couplings  3rd  Stokes  Parameter    

     Thomas  Meissner  and  Frank  J.  Wentz  ,  Remote  Sensing  Systems    

    Presented  at  Aquarius    Cal/Val  Web-‐Workshop  January  29  –  30,  2013  

  • Antenna  Pa8ern  Correc,on  (APC)  

    𝑻𝑩    𝑻𝑶𝑰=𝑨∙𝑻  𝑨    𝑬𝒂𝒓𝒕𝒉    𝐴=█■𝑎𝐼𝐼&𝑎𝐼𝑄&𝑎𝐼𝑈@𝑎𝑄𝐼&𝑎𝑄𝑄&𝑎𝑄𝑈@𝑎𝑈𝐼&𝑎𝑈𝑄&𝑎𝑈𝑈     

  • APC  Matrix  

    V1.1  -‐  1.3:    Quick  Fix  Off-‐diagonal  terms  set  to  zero,  Except  1st  leaking  to  3rd  set  to  remove  overall  bias  in  3rd.  

    GRASP  paTerns  March  2012  Results  of  orbit  simulator  (least  square  fit  of  simulated  TA  to  TA  =  A-‐1  ·TB).  

     horn  1    1                  1.0300          0.0000          0.0000    2                  0.0000          1.0795          0.0000    3                -‐0.0032          0.0000          1.0433          horn  2    1                  1.0338          0.0000          0.0000    2                  0.0000          1.0977          0.0000    3                  0.0000          0.0000          1.0658          horn  3    1                  1.0420          0.0000          0.0000    2                  0.0000          1.1175          0.0000    3                -‐0.0057          0.0000          1.0999  

     horn  1    1                  1.0448        -‐0.0383          -‐0.0039    2              -‐  0.0030          1.0786            0.0310    3                -‐0.0001        -‐0.0258            1.0755          horn  2    1                  1.0497        -‐0.0343        -‐0.0074    2                -‐0.0006          1.0593        -‐0.0156    3                -‐0.0027          0.0111          1.0555          horn  3    1                  1.0580        -‐0.0344        -‐0.0116    2                -‐0.0004          1.0485            0.0071    3                -‐0.0032        -‐0.0148          1.0489  

    Adjusted  x-‐pol  for  IU  and  QU  in  V  1.3.5.  

     horn  1    1                  1.0448          -‐0.0383          +0.0500    2              -‐  0.0030            1.0786          +0.0300    3                -‐0.0009          -‐0.0258              1.0433          horn  2    1                  1.0497        -‐0.0343            0.0000    2                -‐0.0006          1.0593            0.0000    3                -‐0.0067            0.0111          1.0555          horn  3    1                  1.0580            -‐0.0344        +0.0250    2                -‐0.0004            1.0485          +0.0300    3                -‐0.0045            -‐0.0148          1.0489  

  • 3rd  Stokes  Cross  Polariza,on  Couplings:  aIU  and  aQU  

    1st  Stokes  I  =  V  +  H  (lee)  2nd  Stokes  Q  =  V  –  H    (right)      The  figure  shows  measured  –  expected  at  TOI  as  func,on  of  3rd  Stokes  U  for  APC  matrix  derived  from  GRASP  March  2012  pa8erns  without  any  adjustments.  

  • 3rd  Stokes  Cross  Polariza,on  Coupling:  aQU  

    V1.3   GRASP  March  2012   >  V1.3.5  

    The  upper  panel  shows  asc  –  dsc  map  for  Q  (2nd  Stokes)  measured  –  expected.    The  lower  panel    shows  asc  –  dsc  for  U.    November  2011.    DoTed  line:  magnejc  equator  

  • 3rd  Stokes  Cross  Polariza,on  Coupling:  aIU  

    V1.3   GRASP  March  2012   >  V1.3.5  

    The  upper  panel  shows  asc  –  dsc  map  for  I  (1st    Stokes)  measured  –  expected.    The  lower  panel    shows  asc  –  dsc  for  U.    November  2011.    DoTed  line:  magnejc  equator  

  • 3rd  Stokes  Calibra,on  

    •  No  adjustments  of  aUU  and  aQU  were  done.  •  Only  adjustment  of  aUI  to  fix  small  bias  during  S/C  pitch  maneuver.  •  Effecjvely  absorbs  gain  factors  in  calibrajon  of  3rd  Stokes.  •  New  paTerns  show  consistency  in  3  diagonal  values  aII,  aQQ,  aUU  during  S/C  pitch  

    maneuver.  

    𝑈𝐵    𝑇𝑂𝐼=𝑎  𝑈𝐼∙𝐼𝐴+𝑎  𝑈𝑄∙𝑄𝐴+𝑎  𝑈𝑈∙𝑈𝐴  

    GRASP  March  2012   >  V1.3.5  

     horn  1  3                -‐0.0001        -‐0.0258            1.0755        horn  2  3                -‐0.0027          0.0111          1.0555      horn  3  3                -‐0.0032        -‐0.0148          1.0489  

     horn  1    3                -‐0.0009        -‐0.0258            1.0755        horn  2  3                -‐0.0067          0.0111          1.0555        horn  3  3                -‐0.0045        -‐0.0148          1.0489  

  • S/C  Pitch  Maneuver  

    ( ) ( )( ) ( )

    2 2

    3 3/

    Faraday geometric

    Faraday geometric

    geometric Far

    cos 2 sin 2sin 2 cos 2

    =

    Polarization Basis Rotation AngleNormal operation:

    S/C pitch manuever:

    B B

    B BS C Earth

    T TT T

    ϕ ϕ

    ϕ ϕ

    ϕ ϕ ϕ

    ϕ ϕ

    ϕ ϕ

    −⎛ ⎞⎛ ⎞ ⎛ ⎞= ⋅⎜ ⎟⎜ ⎟ ⎜ ⎟

    ⎝ ⎠ ⎝ ⎠⎝ ⎠

    = +

    ?? aday

    Faraday

    geometric

    computed from

    Total Electron Content (TEC) maps computed at geolocation

    ϕ

    ϕ

    3rd  Stokes  corrects  TB  for    Faraday  Rotajon  through  ionosphere.  

  • S/C  Pitch  Maneuver:  3rd  Stokes  measured  vs  calculated  

    •  Very  good  alignment  during  pitch  maneuvers:    ―  Diagonal  element  aUU  and  3rd  Stokes  calibrajon  o.k.    ―  We  made  small  adjustment  of  aUI  to  remove  overall  bias.  

    •  Sjll  need  to  do:  3rd  stokes  measured  vs.  calculated  for  normal  operajon:  ―  Use  IGS  TEC  maps  to  calculate  3rd  Stokes.