Способ измерения критической частоты слоя ионосферной плазмы

(19) (11) 493938 А 1)4 Г 01 пверЕТЕНИЯ ЬСТ ЕСК ЗМЫ радио - пов СО М ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗАВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ 1(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ КРИТ ЧАСТОТЫ СЛОЯ ИОНОСФЕРНО 11 П (57) Изобретение относится измерениям, Цель изобретен 2шение точности. Способ реализуется устр-вом, содержащим синтезатор 1 частот, автоматическую ионосферную станцию (ионозонд) 2, приемопередающую антенну 3 ионозонда, радиоприемное устр-во 4 и анализатор 5 спектра. В способе измерения, состоящем в зондировании слоя ионосйерной плазмы радиоволнами синтезатора 1 с различной частотой и измерении этой частоты, дополнительно измеряют анализатором 5 доплеровское смещение частоты у провзаимодействовавших со слоем ионосерной плазмы радиоволн, Затем определяют экстремальное значение доплеровского смещения частоты. За критическую частоту слоя.ионосерной плазмы принимают частоту облучающих радиоволн, соответствующую этому экстремальному значению, 1 ил.14939Изобретение относится к дистанционной диагностике неоднородной ноно сфериой плазмы и предназначено для измерения критической частоты слоя5 ионосферной плазмы,Целью изобретения является повышение точности измерения.На чертеже изображена структурная электрическая схема устройства для реализации способа измерения критической частоты слоя ионосферной плазмы.Устройство содержит синтезатор 1 частот, автоматическую ионосферную станцию (ионоэонд) 2, приемопередающую антенну 3 ионоэонда, радиоприемное устройство 4, анализатор 5 спектра. Способ реализуется следующим образом.Синтезатор 1 частот вырабатывает электрические колебания постоянной амплитуды с частотой Г, подаваемые25 на вход широкополосного усилителя передатчика ионозонда 2, амплитудный модулятор которого Формирует радиоимпульс с несущей частотой Г. С приемо- передающей антенны 3 ионозонда излучаются радиоволны кратковременными посылками, т.е, в виде радиоимпульсов, которые облучают слой ионосферной плазмы. Несущая частота меняется переключением частоты синтезатора 1 частот, чем осуществляется облуче ние слоя ионосферной плазмы радиоволнами в требуемом для определения критической частоты диапазоне частот.Синхронно перестраивается и приемник, Отраженный слоем ионосферной 40 плазмы радиоимпульс принимается приемопередающей антенной 3 и после предварительного усиления в автоматической ионосферной станции 2 подается на радиоприемное устройство 4, 45 в котором осуществляется усиление и отфильтрование высокочастотной части спектра радиоимпульса, Сигнал с выхода радиоприемного устройства 4 сохраняет доплеровское смещение несущей частоты, находящееся в области низких частот, приобретенное радиоволной в результате отражения слоем ионосферной плазмы, Сигнал с выхода радиоприемного устройства 4 поступает на вхоп анализатора 5 спектра,где измеряется доплеровское смещение йГ несущей частоты Г, Значение несущей частоты Г, которому соответствует38 экстремальное значение доплеровского смещения, принимается за значение критической частоты Г.Доплеровский сдвиг частоты радиоволны, провэаимодействовавшей со слоем ионосферной плазмы, критическая частота которого меняется со временем , есть где (Г- Фазовый путь радиоволны вслое моносферной плазмы, Реальный профиль электронной концентрации в слое Р 2 ионосферной плаэмы - это плавная гладкая функция высоты, адекватно аппроксимируемая в максимуме электронной концентрации.(где и формируется область экстремума доплеровского сдвига частоты) симметричным профилем Эпштейна. Показатель преломления и как функция расстояния г от центра слоя ионосферной плазмы с эпштейновским профилем электронной концентрации есть е2и = 1 - 4 Р ----- . - 1,(2)(1 + еф )2 Р = /1- критическая частота слояКионосферной плазмы,Г - частота облучающей радиоволны,1/ш - линейный масштаб слоя ионосферной плазмы, Используя выражение для коэффициента отражения электромагнитной волны от слоя ионосферной плазмы с профилем (3), представим Фазовый путь радиоволны, отраженной слоем ионосферной плазмы 40, в следующем виде 1 Б(Р-сов О )1493938 фазовый путь радиоволны, прошедшийсквозь слой ионосферной плазмы янайденный аналогично выражению дляотличается от величинылишь на константу Т/2:(6) Г= Г сов 6 а при нормальном падении волны на5 слой ионосФерной плазмы (т,е, при сов Ю =1) при равенстве Ч, + Г(/2(4) кФормула изобретения Составитель Е.Адамова Техред Л.Олийнык Корректор М.Васильева Редактор М,Циткина Заказ 4103/42 Тираж 789 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открлиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент". г.ужгороп, ул. Гагарина, 101 Поэтому доплеровский сдвиг частотырадиоволны, отраженной слоем ионосферной плазмы, и радиоволны, прошедшейсквозь него, как результат дифференцирования величин , и 9 , отличающихся лишь константой, одинаковВыпол няя в (4) дифференцирование по времени, получим выражение для доплеровского сдвига частоты: дЕ= - (-)1 пЯ(Р+сов 6 ) -Н+21 п , 201 Б ййК2 Е (й+Ы(Р-сов 0 ),дГК/с 1 й - скорость изменения критичес 25кой частоты слоя ионосферной плазмы. Функция Н при изменении переменной Р ипрорисовывает область экстремума 30 доплеровского сдвига частоты, который ,достигается при равенстве нулю мнимой части аргумента функции , т,е, при Б(Р-сов 9 )=О, или учитывая,что Р=Г,к/Е, при Результат, отраженный равенствами (6) или (7), и явился основанием для фиксации частоты облучающей радиоволны, на которой доплеровский сдвиг частоты принимает экстремальное значение. Способ измерения критической частоты слоя ионосферной плазмы, состоя щий в зондировании слоя ионосферной плазмы радиоволнами с различной частотой и измерении этой частоты,о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерения, дополнительно измеряют доплеровское смещение частоты у провзаимодейство" вавших со слоем ионосферной плазмы радиоволн, определяют экстремальное значение доплеровского смещения частоты, а за критическую частоту слоя ионосферной плазмы принимают частоту облучающих радиоволн, соответствующую экстремальному значению доплеровского смещения частоты.