The Alphasat experiment : rain events identification and analysis of the depolarization at Q-band

Future Q/V- Band High Throughput Satellite will suffer from rain attenuation more than present systems using lower frequencies. Furthermore, rain and ice crystals are the main causes of signal depolarization on an Earth- satellite link and the degradation increases with the frequency. In the framework of the Alphasat experiment, this thesis proposes a heuristic algorithm, based on the ratio between brightness temperatures measured by a microwave radiometer at 31.4 and 23.8 GHz, for the detection of rainy events along the Earth-satellite propagation path. A double threshold approach is used to assess precisely the duration and both the start and the end of the event, in order to isolate the rain contribution from the total tropospheric attenuation. By means of the reception of the crosspolar signal at Q band, the crosspolar discrimination (XPD) is computed for each event detected over a six months period. For a good assessment of the depolarization, it is analyzed the relationship between rain attenuation and XPD during different kind of events, related to different kind of precipitation. A statistical analysis of the depolarization at Q band over a period of six months in the site of Spino d'Adda is performed.

La prossima generazione di satelliti ad alta capacità di trasmissione utilizzerà la banda Q/V. L'attenuazione dovuta alla pioggia in questa banda è maggiore rispetto a quella introdotta nella banda più bassa in cui trasmettono gli attuali sistemi. Inoltre, pioggia e cristalli di ghiaccio sono le principali cause della depolarizzazione; anche questa degradazione cresce con la frequenza. Nell'ambito dell'esperimento Alphasat, questa tesi propone un algoritmo euristico, basato su un rapporto tra temperature di brillanza misurate a 31,4 e 23,8 GHz, per l'identificazione di precipitazioni lungo il collegamento Terra-satellite. Viene introdotto un approccio a doppia soglia per valutare con maggiore precisione sia la durata che l'inizio e la fine dell'evento, in modo da isolare in maniera efficiente il contributo della pioggia dalla totale attenuazione troposferica. Grazie alla ricezione del segnale crosspolare in banda Q, per ogni evento di pioggia identificato durante un periodo di sei mesi, viene calcolato il rapporto di discriminazione crosspolare (XPD). Successivamente, viene analizzata la relazione tra l'attenuazione da pioggia e il XPD durante diversi tipi di precipitazioni. Viene inoltre eseguita una analisi statistica della depolarizzazione in banda Q, misurata a Spino d'Adda, per un periodo di sei mesi.