Способ определения параметров неоднородностей электронной концентрации ионосферы

(51)4 С ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН в У высокочастотныенескольких часто импульсы излучают на ах для каждой из юю по времени энерной составляющейс выбранной задержних находят средгию (Е )г рассеяпринятого сигналкой по формуле) ех(/5 г) фиане)ф фю) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(/1) Харьковский ордена ТрудовогоКрасного Знамени и ордена Дружбы народов государственный университетим. А.М.Горького(56) 1. Ч 1 псепг Н.А. ТЬе дпгегргега. гюп о 1 яоше оЬяегчагюпя оГ га 61 очамея ясаггегед йгош где 1 очег 1 опоярЬеге. Ацягга 11 г.оп 1 оигпа 1 оГ рйуя 1 сз, 1973, 26, 815 - 82/.2. Бенедиктов Е.А. и др. Исследования дифракционной картины, возникающей на поверхности Земли при обратном рассеянии радиоволн неоднородностями нижней ионосферы. Известиявысших учебных заведений. Радиофизика, 1974, 17, В:6 798 - 807.(54)(57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ НЕОДНОРОДНОСТЕЙ ЗЛЕКТРОННОЙ КОНЦЕНТРАЦИИ ИОНОСФЕРЫ, заключающийсяв том, что внаправлении исследуемойобласти из наземного пункта излучают зондирующие высокочастотные.импульсы, рассеянные сигналы принимают вназемном пункте, регистрируют временные зависимости флуктуаций амплитудпринятых сигналов с выбранной задержкой по отношению к излученному импульсу, которая соответствует выбраннойвысоте рассеяния, и вычисляют горизонтальный размер неоднородностейэлектронной концентрации ионосферы,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, сделью повышения точности, зондирующие ГАг Е г+ 5 г где величина /5 г определяется из уравнения А 4(1 + (Зг г, г ,2 10 2(1 .г)3 ( ), г 1 ( )г2 2 где А, А - среднее значение и средний квадрат флуктуаций амплитуды принятого сигнала. Э(модифицированные функции Бес- селя йервого рода) нулевого и первого порядков, определяют частоту, соответствующую ее максимуму, находят максимальную и минимальную частоты, на которых возможен уверенный прием, измеряют интервал, автокорреля-" ции флуктуаций квадратов амплитуд принятого сигнала при установленныхмаксимальной и минимальной частотах, вычисляют горизонтальныйи вертикальный размеры 1 иЬ неоднородностей электроннойконцентрации ионосферыпо формуламтф р(3 з 1182излучают зондирующие высокочастотныеимпульсы, рассеянные на неоднородностях электронной концентрации ионосферы сигналы принимают в первом и втором наземных пунктах, удаленных другот друга на расстоянии до . 23 где3 - длина волны высокочастотных радиоимпульсов в вакуууме, в обоихпунктах регистрируют временные зависимости флуктуаций амплитуд принятых 1 Осигналов с выбранной задержкой поотношению к излученному импульсу(которая соответсвует выбранной высоте рассеяния), измеряют коэффициент пространственной корреляции15флуктаций амплитуд принятых сигналовв двух наземных пунктах, вычисляютрадиус пространственной корреляциифлуктуаций амплитуд наземной дифрак 1 дйомнной картины, вычисляют горизонтальный размер неоднородностей электронной концентрации ионосферы 2,Однако известный способ не поззоляет определить отношение горизонтального и вертикального размеров 25неоднородностей электронной концентрации ионосферы, а горизонтальныйиразмер определяется с погрешностьюЗОБ лишь только тогда, когда он в2 - 5 раз превышает вертикальный раз мер.Цель изобрности,етения - повышение точ 4А 2%аопределяется из уравгде А, Асреднее значение и средний квадрат флуктуаций амплитуды. принятого сигнала;3 е Э - модифицированные функции Бесселя первого рода нулевого и первого порядков, определяют частоту, соответствующую ее максимуму, находят максимальную и минимальную частоты, при которых значения этой зависимости еще надежно определяются, измеряют интервал автокорреляции флуктуаций квадратов амплитуд принятого сигнала при установленных максимальной и минимальной частотах, вычисляют горизонтальный и вертикальный размеры Ь и Ь неоднородностей электронной концентрации ионосферы по формуламПоставленная цель достигается тем,35 что согласно способу определения параметров неоднородностей электронной концентрации ионосферы, заключающемуся в том, что в направлении исследуемой области из наземного пункта. 40 излучают зондирующие высокочастотные импульсы, рассеянные на неоднородностях электронной концентрации ионосферы сигналы принимают в наземном пункте, регистрируют временные зави симости флуктуаций амплитуд принятых . сигналов с выбранной задержкой по отношению к излученному импульсу, которая соответствует выбранной высоте рассеяния, и вычисляют горизонтальный 50 размер неоднородностей электронной концентрации ионосферы, зондирующие высокочастотные импульсы излучают на нескольких частотах, затем для каждой из них находят среднюю по време ни энергию (е)2 рассеянной составляющей принятого сигнала с выбранной задержкой по формулеПри выводе этой формулы учтено, что в.реальных условиях 9 - (Г) = сопяТ,г1 19- или 8 в . При помощи уравнег1 О ния (15) определяются величины 1 и 1 . Таким образом, для выбранной задержки (высоты) принятого сигнала по частоте Г , соответствующей максимуму зависимости Ез(Е), при помощи уравнения (15) возможно вычислить вертикальный радиус корреляции неоднородностей электронной концентрации ионосферы. Выражение для горизонтального радиуса корреляции неоднородностей 20 из уравнения (13) в видес 2 1(г + - ) "( (16)2 ыг ргргПри помощи уравнений (15) и (16) после простых преобразований получаем выражения для Ь (3) и Ь (4). В прототипе величина Ц (ы) определяется по радиусу пространственной корреляции Г флуктуаций. Для определе- ния Г требовалось принимать и реюгистрйровать флуктуации амплитуд сигналов принятых в двух разнесенных по поверхности Земли измерительных пунктах. Согласно предлагаемому способу величину 9 г (и ) определяют по изот 35 мерениям интервалов автокорреляции , ь флуктуаций принятого сигнала лишь в одном измерительном пуйкте на минимальной ц и максимальной .ымин макс частотах его частотного диапазона. 40 Это оказывается возможным благодаря тому, что 9 , связано с Н формулой.С М9 (м) = ---- , (17)0 К ь (Ю)где ч - скорость горизонтального 41дрейфа исследуемых неоднород.- ностей электронной концентрации ионосферы;М - определяется Формулой (9).Используя уравнение (17) дляа: 50маа 4 туравнение (5) и уравнение для толучения полуширины .углового спектра рассеяния неоднородностейр г т)4(Ьг/Ьг - 1)Ьг щсгполучаем уравнение для определениявгр (та.) уравнение (7), уравнение(8) и затем при помощи уравнений (5)и (6) вычислить 9 г (ю ).Частоты Ымакс и ю должны какможно больше отличаться друг от друга( для того, чтобы не быпо линейной зависимости уравнений); однако при этих частотах значения средней энергии принятых сигналов должны надежно определяться.Формула (6) для пересчета Я Ь ) в Др (М,) определяется при помощир макс уравненйя (18). Таким образом, выполняя измерения только лишь в одном пункте величин интервалов автокорреляции к на двух частотах ц имакс ж, возможно с меньшими затратами средств определить 9 г (Ш ) а0 т 1 ф следовательно, и параметры неоднородностей электронной концентрации Ь и ЬПредлагаемый способ позволяет повысить точность определения параметров неоднородностей электронной концентрации ионосферы. Это достигается вследствие того, что в нем учитывается когерентная составляющая принятого сигнала. При этом погрешность определения Ь/Ь уменьшается на133, а Ь - на ЗХ. Кроме того, в отличие от прототипа, предлагаемый способ позволяет определить горизонтальный масштаб неоднородностей электронной концентрации при любом отношении Ь/Ь ,что при значениях Ь/Ь близких к единице Ь/Ь 2 - 1,21,5 уменьшает погрешность определения Ь наО,х 8366/, при больших значениях5" 510 величина Ьи 20103.Способ осуществлется спедующим образом,Излучают из первого наземного пункта зондирующие. высокочастотные импульсы на нескольких частотах. Принимают рассеянные и отраженные на неодногодностях электронной концентрации ионосферы сигналы в 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 Флуктаций сигналов, принятых в первом и втором наземных пунктах, Определяют для выбранной задержки среднюю по времени энергию пассеянной составляющей при.1182355 Составитель В.ВасильевТехред С.Мигунова Корректор В.Гирняк Редактор С.Лисина Заказ 6096/40 Тираж 896ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Подписное филиал ППП "Пагент", г.ужгород, ул.Проектная, 4 нятого сигнала. Определяют ее зависимость от частоты зондирующих высокочастотных импульсов. Находят частоту, соответствующую ее максимуму,и определяют на полученной частотнойзависимости средней энергии рассеянной составляющей принятого сигналамаксимальную и минимальную частоты,при которых значения этой зависимости еще надежно определяются (например, Рс /Рш 7 1,5). Измеряют интервал автокорреляции флуктуаций квадратов амплитуд принятого сигнала на установленной минимальной частоте, а затем измеряют интервал автокорреляции флуктуацйй квадратов амплитуд принятого сигнала на установленной максимальной частоте. Вычисляют для выбранной задержки принятого сигнала (вы соты). горизонтальный и вертикальныйразмеры неоднородностей электронной концентрации ионосферы.