Passive Mikrowellenradiometrie

ISBN-13: 9783528089597 / Niemiecki / Miękka / 1989 / 326 str.

Bernd Vowinkel

Opis

Die Anregung, ein Buch Uber passive Mikrowellenradiometrie zu schreiben, ergab sich aus dem steigenden Interesse zur Anwen dung dieser modernen Technik und dem Fehlen entsprechender deutscher Literatur. Das Buch ist vor allem fUr Studenten der Hochfrequenztechnik und der Physik nach dem Vordiplom gedacht. Der Inhalt setzt gewisse Grundkenntnisse der Hochfrequenz technik voraus. Im ersten Kapi tel wird auf die physikalischen Grundlagen der Enstehung und des Transports elektromagnetischer Rauschstrah lung eingegangen. Wegen der Bedeutung bei der Uberwiegenden Zahl der Anwendungen werden hier berei ts auch die Grundlagen der Ausbreitungsbedingungen in der Atmosphare behandelt. Da Fortschritte in der passiven Mikrowellenradiometrie immer eng mi t der Entwicklung der Mej3technik verbunden sind, folgen Kapitel Uber Mikrowellenradiometer und Spektrometer. Eine vollstandige Behandlung der Anwendungen wtirde den Rahmen dieses Buches sprengen. Wir haben uns daher auf zwei besonders wichtige Bereiche beschrankt, und zwar auf die Fernerkundung und die Plasmadiagnostik. Den Kollegen, die uns bei der Abfassung und Korrektur unter stUtzt haben, sei an dieser Stelle herzlich gedankt. Beson deren Dank schulden wir Herrn Dr. K. GrUner (DFVLR) fUr viele Anregungen und zur VerfUgungstellung von Unterlagen, den Herren U. Kotthaus und Dr. M. Tutter fUr das Korrekturlesen des Werkes sowie FrI. T.Becker und Herrn W. Breitel fUr das Anfertigen von Zeichnungen. Herrn J.P. Hollinger (Naval Research Lab.) danken wir fUr die tiberlassung der Farbbilder (Farbtafel I und II)."

Spis treści

1. Kapitel Physikalische Grundlagen.- 1.1 Enstehung der Strahlung.- 1.1.1 Thermische Strahlung.- 1.1.2 Linienstrahlung.- 1.2 Meßgrößen der Strahlung.- 1.2.1 Strahlungsintensität.- 1.2.2 Polarisation.- 1.2.3 Spektrale Verteilung.- 1.3 Strahlungstransport.- 1.3.1 Strahlungstransport in homogenen Medien.- 1.3.2 Reflexion.- 1.3.3 Streuung.- 1.4 Ausbreitungsbedingungen in der Erdatmosphäre.- 1.4.1 Frequenzgrenzen der Durchlässigkeit.- 1.4.2 Absorption.- 1.4.3 Streuung und Absorption durch Wolken.- 1.4.4 Regen.- 1.4.5 Eis-Partikel und Schneeflocken.- 1.4.6 Eigenstrahlung der Atmosphäre.- 1.4.7 Refraktion.- 1.4.8 Szintillation.- Literatur zum 1. Kapitel.- 2. Kapitel Radiometer.- 2.1 Grenzempfindlichkeit.- 2.1.1 Eigenrauschen von Empfängern.- 2.1.2 Nachweisgrenze.- 2.1.3 Messung des Eigenrauschens.- 2.1.4 Beitrag einzelner Komponenten zur Gesamtrauschtemperatur.- 2.1.5 Verbesserung der Grenzempfindlichkeit durch Kühlung.- 2.2 Prinzipieller Aufbau von Radiometern.- 2.2.1 Superheterodynprinzip.- 2.2.2 Dicke-Prinzip.- 2.2.3 Balancierte Empfänger.- 2.2.4 Korrelations-Empfänger.- 2.2.5 Polarimeter.- 2.2.6 Mehrkanalsysteme.- 2.2.7 Eichung.- 2.3 Rauscharme Verstärker und Mischer.- 2.3.1 FET-Verstärker.- 2.3.2 HEMT-Verstärker.- 2.3.3 Arbeitsprinzip eines Mischers.- 2.3.4 Schottky-Mischer.- 2.3.5 SIS-Mischer.- 2.4 Rauscharme Oszillatoren.- 2.4.1 Gunn-Oszillator.- 2.4.2 Reflexklystron.- 2.4.3 Rückwärtswellenoszillator.- 2.4.4 Moleküllaser.- 2.4.5 Frequenzvervielfacher.- 2.4.6 Stabilisierungsverfahren.- 2.5 Verlustarme Oszillatoreinkopplungen.- 2.5.1 Ringfilter.- 2.5.2 In-Line-Kopplung.- 2.5.3 Quasioptische Techniken.- 2.5.4 Zweistrahl-Interferometer.- 2.5.5 Vielstrahl-Interferometer.- Literatur zum 2. Kapitel.- 3. Kapitel Spektrometer.- 3.1 Auflösungsvermögen.- 3.2 Prinzipielle Realisierungsmöglichkeiten.- 3.3 Filterspektrometer.- 3.3.1 Prinzip.- 3.3.2 Praktischer Aufbau.- 3.3.3 Eichung.- 3.4 Akusto-optische Spektrometer.- 3.4.1 Prinzip.- 3.4.2 Aufbau in Planartechnik.- 3.5 Chirp-Transform-Spektrometer.- 3.6 Autokorrelator.- 3.6.1 Prinzip.- 3.6.2 Digital-Autokorrelator.- Literatur zum 3. Kapitel.- 4. Kapitel Anwendungen in der Fernerkundung.- 4.1 Radiometrie der Erdatmosphäre.- 4.1.1 Bodengebundene Radiometrie der Atmosphäre.- 4.1.2 Radiometrie der Atmosphäre aus dem Erdorbit.- 4.1.3 Tangential-Messung der Atmosphäre.- 4.2 Radiometrie von Wasserflächen.- 4.2.1 Bestimmung von Temperatur und Salzgehalt.- 4.2.2 Bestimmung von Windgeschwindigkeiten.- 4.2.3 Messung von Ölverschmutzung.- 4.2.4 Überwachung von Eisfeldern auf Wasseroberflächen.- 4.3 Radiometrie von Landflächen.- 4.3.1 Unbewachsener Erdboden.- 4.3.2 Vegetation.- 4.3.3 Süßwasser-Eis.- 4.3.4 Schnee.- 4.3.5 Gebäude, Straßen und Metallobjekte.- Literatur zum 4. Kapitel.- 5. Kapitel Plasmadiagnostik.- 5.1 Zyklotronstrahlung.- 5.1.1 Plasmazustand und Kernfusion.- 5.1.2 Magnetischer Einschluß.- 5.1.3 Zyklotronbewegung.- 5.1.4 Zyklotronemission.- 5.1.5 Klassische Beschreibung.- 5.1.6 Spektrum bei inhomogenem Feld.- 5.1.7 Optische Tiefe.- 5.1.8 Nicht-Maxwellsche Elektronenenergieverteilung.- 5.2 Instrumentierung.- 5.2.1 Diagnostische Ziele.- 5.2.2 Interferometer.- 5.2.3 Gitterspektrometer.- 5.2.4 Superheterodynempfänger.- 5.2.5 Antennen und Übertragungsleitungen.- 5.2.6 Eichung.- 5.2.7 Anwendungsbeispiele.- Literatur zum 5. Kapitel.- Farbtafel I.- Farbtafel II-Farbtafel III.- Verwendete Formelzeichen.- Verwendete Schaltsymbole.- Register.