Способ определения параметров неоднородностей электронной концентрации ионосферы

СОЮЗ СО 8 ЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ=А/(1+р )определяется из уравнения ичин где вел А (А) вадра ыпр А, А - среднее значение и среднии к тсигнала флуктуаций амплитуд инятого сигнала;10,- модифицированные функции Бессеяпервого ряда нулевого и первого порядков,определяют частоту, соответствующую ее максимуму, на этой частоте измеряют коэффициент пространственной корреляции флуктуаций амплитуд сигналов, принятых в первом и втором наземных пунктах, вычисляют горизонтальный размер . неоднородностей электронной концентрации ионосферы и отношение их горизонтального и вертикального ., размеров по формулам О САР 0(а 1) Оэ 2 где О ="-;М=( - 1 п- р+ ю=2 л 1, с в скорость све акууме; ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Харьковский ордена Трудового Крас-. ного Знамени и ордена Дружбы народов государственный университет им. А, М. Горького(56) К. А. ч 1 псеп 1, Т 1 зе 1 п 1 егрге 1 а 11 оп о зогпе оЬвегча 11 опэ о гадо вачез зса 11 егед гопз йе 1 овег 1 опевр)зеге. Ацз 1 га 111 еп 1 оцгпа 1 о р)тув 1 сз, 1973, 26, 815 - 827.Е. А. Бенедиктов и др. Исследования дифракционной картины, возникающей на поверхности Земли при обратном рассеянии радиоволн неоднородностями нижней ионосферы, Известия высших учебных заведений. - Радиофизика, 1974, 17,6, 798 - 807. (54) (57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ НЕОДНОРОДНОСТЕЙ ЭЛЕКТРОННОЙ КОНЦЕНТРАЦИИ ИОНОСФЕРЫ, заключающийся в том, что в направлении исследуемой области из первого наземного пункта излучают зондирующие высокочастотные импульсы, рассеянные сигналы принимают в первом и втором наземных пунктах, удаленных один от другого на расстояние -2 Х, где Х - длина волны высокочастотных импульсов в вакууме, в обоих пунктах регистрируют временные зависимости флуктуации амплитуд принятых сигналов с выбранной задержкой по отношению к излученному импульсу (которая соответствует выбранной высоте рассеяния), измеряют, коэффициент пространственной корреляции флуктуации амлитуд принятых сигналов в двух наземных пунктах, вычисляют радиус пространственной корреляции флуктуаций наземной дифракционной картины и горизонтальный размер неоднородностей электронной концентрации ионосферы, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет измерения Я 01191793 АВ) 4 6 01 М 22 00 вертикального размера неоднородностеи электронной концентрации ионосферы и, повышения точности определения, зондирующие высокочастотные импульсы излучают на нескольких частотах для каждой из них находят среднюю по времени энергию Е,- рассеянной составляющей принятого сигнала с выбранной задержкой по формуле) 20 ысокочастотных мОщности иЗлу-по формуле (2) статной зависи 2 иО 1 е е А 1, А реднии кв плитуд пр функцииа нулевог МИ иОНО- аратуры ЕЛИчИН ной пл астоты.имости Р (и), а сленаблюдается при(2 леду ат ехр форм при вываЛЬНЫх У ено, что де эт слов где (ЛЫ НСИ В.ность ио 02 оО,( соп 1час При,пом ВЕЛичиНЫ равНЕни определяют ом я 1 частота, при котором наблюдается дается максимум на частотной зависимости средней энергии рассеянной составляющей принятого сигнала; О, (и 1) - полуширина эффективной диаграммы направленности антенн (произвеИзобретение относится к радиофизике и может быть использовано в радиолокации, радионавигации, при организации наземных каналов связи, исследовании неоднородностей электронной концентрации ионосферы.Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет измерения вертикального размера неоднородностей электронной концентрации ионосферы и повышение точности определения.Способ основан на следующих положениях.ЗОНДИРУЮЩИЕ вЫСОКОчаСтатНЫЕ и МПУЛьСЫ в ионосфере рассеиваются на случайных мел ко масштабных неоднородностей электрОННОй кОНцЕнтрации и кОгЕрЕнтнО Отражаются от стационарных крупномасштабных неоднородностей. Поэтому среднюю энергию сигналов, принятых в первом или втором пункте, можно представить в виде где 11:энергии рассеянной и отраженной составляющих; чертазнак усреднения;И/Р,из выражения (1) определяется Е,/.Величина р вычисляется из уравнения, СРЕДНЕЕ ЗНаЧЕНИЕ и Срат флуктуаций амнятого сигнала;модифицированныеБесселя первого роди первого порядков.а Щ сязана с параметазмы и параметрамим СООтНОШЕнИЕм: Рг ( ) 2 5/21 12 офсйф 02 Средняя интенородностей;высота их расположен действительная и мним коэффициента прел ДЕНиЕ ДИагРамМ НаПРавЛЕнНОСти пО мощности передающей и приемной антенн) при и,г радиус корреляциии флуктуаций амплитуд наземной дифракционной картины при а . т, дл ительность высокочастотныхимпульсов;1, 1, горизонтальный и вертикальный радиусы корреляции флук туаций неоднородностей электронной концентрации ионосферы,горизонтальный 1 вертикальный 1, размеры неоднородностей электронной концентрации определяются по формулам 1. - 21, 1, 21 К сомножитель, зависящий только т чаетатЫ ЗОНДИРУЮЩИХ ВЫСОКОчаСтатнЫХ мпульсов и частоты столкновений электонов с тяжелыми частицами.2 ОО, 0- ширина эффективной диаграмы направленности антенн и индикатриссых неоднородносрассеяния мелкомасштабньтей.При изменении частотыимпульсов при постояннойчЕния иЗМЕнЕНиЕ ВЕЛичИНЫв основном определяется чамостью произведения Другие сомножители в уравнении (2) значительно меньше изменяются с частотой, и их влияние при необходимости можно УчЕСть, ИСПОЛЬЗУЯ ВЫСОТНЫЕ РаСПРЕДЕЛЕНИЯ ЭЛЕКтРОННОй КОНЦЕНтРаЦИИ И ЧаСтатЫ СтОЛКНОвЕНИй ЭЛЕКТРОНОВ С тЯжЕЛЫМИ чаСтИЦаМи, Та кже легко учитывается возможная зави- СИМОСтЬ МОЩНОСТИ иЗЛУЧЕННЫХ ВЫСОКОЧаСтатНЫХ ИМПУЛЬСОВ От чМаксимум вис до- В ЕЛ ЬНО И со1 - Ж 2 7)1/2,ности по и приемн радиус амплитуд картины тель В. В. Верес6 Со Техр ТираПИ Государс о делам т(зоб Москва, Ж - ПП Патент,иль ав дИ ж 8 та Корректор ЛПодписноетета СССРткрытнйнаб д, 4/5ул. Проектная, 4 Редактор Н. ШыдкЗаказ 7150/40ВНИ твенного комретений и о 35, Раушска г. Ужгород,13035, лиал П Значение 02 оз определяют по радиусу пространственйой корреляции г),(оз с использованием формулы (3). В отличие от прототипа 02( определяем с учетом когерентной составляющей принятого сигнала. Из уравнения (3) получим где 0,(= -4-,;тГ оз м=, - 1,- Р+лч. Тгп 5" Таким образом, для выбранной задержки (высоты) принятого сигнала по частоте 1 соответствующей максимуму зависимости Щ(1) при помощи уравнения (6) возможно вычислить вертикальный радиус корреляции неоднородностей электронной концентрации ионосферы.Выражение для горизонтального радиуса корреляции неоднородностей определяется из уравнения (4) в виде )=,+фф)ь и(8)Из уравнений (6) и (8) после простых преобразований получаем выражения для 1./1., и 1. по формулами - и .пй 1 - и)К 12 О ( ЕЫ М=( - 1 п- 132+оз =22 т 1(, где с - скорость света в вакууме; 1( - частота, при которой наблюдается максимум на частотной зависимости средней энергии рассеянной составляющей принятого сигнала; ецио(оз - полуширина эффективной диафрагмы, направленности антенны (произведение диаграммы направленмощности передающейой антенны) при оз(, г (го ) - корреляции флуктуацийназемной дифракционной Предлагаемый способ позволяет повысить точность определения параметров неоднородностей электронной концентрации ионосферы. Это достигается за счет того, что в нем учитывается когерентная составляющая принятого сигнала. При этом погрешность определения 1./1, уменьшается на 13 Я, а на ЗЯ. Кроме того, в отличие от прототипа, данный способ позволяет определить горизонтальный масштаб неоднородностей электронной концентрации при любом отношении 1./1 что при значениях 1./1.-., близких к единице, :1,25 уменьшает погрешность определения 1 на 11=83 - 66 Я, при больших значениях 1/1.,-5 - 10 величина т 1 - 20 - 10 ог. Способ осуществляется следующим образом. Излучают из первого наземного пунктазондирующие высокочастотные импульсы на нескольких частотах, принимают рассеянные и отраженные на неоднородностях элект ронной концентрации ионосферы сигналыв первом и втором наземных пунктах, удаленных друг от друга на расстояние до двух длин волн зондирующих высокочастотных импульсов в вакууме, Регистрируют для выбранной задержки временные зависимости Я 0 флуктуаций сигналов, принятых в первоми втором наземных пунктах, определяют для выбранной задержки среднюю по времени энергию рассеянной составляющей принятого сигнала. Определяют ее зависимость от частоты зондирующих высокочастотных импульсов. Далее находят частоту, соответствующую ее максимуму, измеряют для этой частоты коэффициент пространственной корреляции амплитуд сигналов, принятых в первом и втором наземных пунктах.40 Затем определяют для этой частоты радиуспространственной корреляции флуктуаций амплитуд наземной дифракционной картины и вычисляют для выбранной задержки (высоты) отношение горизонтального и вертикального размеров неоднородностей элект ронной концентрации ионосферы, горизонтальный размер этих неоднородностей.