Modeling Antenna Noise Temperature Due to Rain Clouds at Microwave and Millimeter-Wave Frequencies.

A characterization of the antenna noise temperature due to precipitating clouds at Ku band and above is described by deriving a closed-form solution of the scalar radiative transfer equation. Following the so called Eddington approximation, the analytical model is based on the truncated expansion of unpolarized brightness temperature angular spectrum in terms of Legendre polynomials. The accuracy of the sky-noise Eddington model (SNEM) is evaluated by comparing it with an accurate numerical solution, taking into consideration a wide variability of medium optical parameters as well as a typical rain slab model. The effect of the antenna pattern for ground-based antennas is also quantified. Physically-based radiative cloud models, characterized by a vertically-inhomogeneous geometry, are also introduced. Hydrometeor optical parameters are calculated and modeled for a large set of beacon channel frequencies. Nimbostratus and cumulonimbus models are finally applied to SNEM for simulating slant-path attenuation and antenna noise temperatures for ground-based antennas. Results are compared with ITALSAT satellite receiver measurements and co-located radiometric data between 13.0 and 49.5 GHz for various rain events during 1998.

Una caratterizzazione della temperatura del rumore dell'antenna a causa della precipitazione delle nuvole in banda Ku e oltre, è descritta dalla derivazione di una soluzione in forma chiusa dell'equazione scalare del trasferimento radiativo. Seguendo la cosiddetta approssimazione di Eddington, il modello analitico si basa sull'espansione troncata dello spettro angolare della temperatura di luminosità non polarizzata in termini di Polinomi di Legendre. La precisione del modello (SNEM) di rumore del cielo secondo Eddington, viene valutato confrontandolo con una accurata soluzione numerica, tenendo conto di un'ampia variabilità di parametri ottici medi così come un tipico modello dell'atmosfera a lastre (slab) di pioggia. L'effetto del modello sul diagramma di irradiazione dell'antenna per le antenne terrestri è anche quantificato. Vengono anche introdotti modelli di nubi radiative su base fisica da una geometria verticalmente disomogenea così come la loro caratterizzazione. I parametri ottici di Idrometeora sono calcolati e modellati per un ampio insieme di frequenze del canale di beacon. I modelli di nimbostrato e i cumulonembo vengono infine applicati a SNEM per simulare l'attenuazione del percorso inclinato (slant-path) e le temperature di rumore dell'antenna per antenne terrestri. I risultati sono confrontati con le misure del ricevitore satellitare ITALSAT e con i dati radiometrici co-localizzati tra 13,0 e 49,5 GHz, per vari eventi di pioggia durante il 1998.