Влияние ионосферных неоднородностей на энергетические и траекторные характеристики ВЧ радиоволн

• Автор: Вертоградов, Виталий Геннадьевич
• Шифр специальности: 01.04.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Ростов-на-Дону
• Количество страниц: 187 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение

Глава 1. Затухание декаметровых радиоволн в ионосфере

1.1. Состояние проблемы в области исследования энергетических потерь ВЧ волн в ионосфере при ее вертикальном зондировании
1.2. Состояние проблемы в области исследования энергетических потерь ВЧ волн в ионосфере при ее наклонном зондировании
1.3. Выводы

Глава 2. Энергетические потери ВЧ радиоволн вблизи МПЧ

2.1. Определение энергетических потерь ВЧ волн вблизи границы мертвой зоны

2.1.1. Основные приближения для расчета характеристик КВ без учета магнитного поля

2.1.2. Основные приближения для расчета характеристик КВ с учетом сферичности и магнитного поля Земли
2.1.3. Методика оценки эффективной частоты соударений электронов по наблюдениям интерференционной картины вблизи границы мертвой зоны
2.1.4. Методика измерения характеристик сигналов вблизи МПЧ
2.2. Основные результаты главы
Глава 3. Аномальное поглощение обыкновенных волн и их статистическая трансформация в медленные необыкновенные
3.1. Состояние проблемы
3.2. Методика и условия расчета лучевых траекторий
3.2.1. Геометрооптическое приближение как метод исследования трансионосферного распространения ДКМВ
3.2.2. Модель ионосферы
3.3. Основные результаты моделирования эксперимента
3.3.1. Идея эксперимента
3.3.2. Вид модельных трансионограмм, полученных вблизи зоны трансформации
3.4. Основные результаты и выводы главы
Глава 4. Новые цифровые аппаратно-программные комплексы диагностики возмущенной ионосферы

4.1. Актуальность проведения экспериментальных исследований влияния естественных и искусственных ионосферных неоднородностей на распространение радиоволн
4.2. Многочастотный доплеровский радар
4.3. ЛЧМ-зонд
4.4. Широкобазисный КВ пеленгатор с доплеровским разделением лучей
4.5. Многоканальный ЛЧМ-зонд/пеленгатор
4.5.1. Методика определения энергетических, угловых и частотнопространственно-временных характеристик рассеянных сигналов с помощью многоканального ЛЧМ-зонда/пеленгатора
4.5.2. Устройство и основной алгоритм работы ЛЧМ-зонда/пеленгатора
4.5.3. Примеры результатов использования ЛЧМ-зонда/пеленгатора для получения энергетических, частотно-пространственно-временных характеристик сигналов, распространяющихся в условиях искусственно возмущенной ионосферы
4.6. Основные результаты и выводы главы
Глава 5. Экспериментальные исследования аномальных эффектов распространения радиоволн при исскуственной модификации ионосферы
5.1. Состояние проблемы
5.2. Ионосферные эффекты, обусловленные воздействием мощных магнитных бурь
5.3. Характеристики ракурсно-рассеянных сигналов в условиях искусственно-возмущенной ионосферы ...:
5.3.1. Исследование общих закономерностей образования и релаксации ракурснорассеянных сигналов
5.3.2. Исследование характеристик ракурсно-рассеянных сигналов
5.4. Пэтчевая структура искусственно-возмущенной области ионосферы
5.5. Гирогармонические свойства генерации искусственных неоднородностей
5.6. Основные результаты и выводы главы
Заключение
Список сокращений и условных обозначений
Литература

ВВЕДЕНИЕ
Ионосферная плазма практически всегда находится в возмущенном состоянии. Возникающие при этом неоднородности различных масштабов, даже относительно слабые, оказывают заметное влияние на энергетические и траекторные характеристики распространяющихся высокочастотных (ВЧ) радиоволн. И, не смотря на продолжительную историю изучения физики ионосферных процессов, возникают ситуации, когда результаты экспериментальных измерений параметров распространения сигналов в значительной мере не согласуются с теоретическими оценками. Исследование аномальных эффектов, приводящих к дополнительным энергетическим потерям и сильным траек-торным искажениям, степени участия в данных процессах различных гелио- и геомагнитных условий, представляет не только научный интерес, но и необходимо для уточнения моделей ионосферного канала и решения задач расчета и прогнозирования каналов связи в условиях максимально приближенных к реальным. Изучение особенностей формирования и развития областей, заполненных ионосферными неоднородностями, важны для решения задач обнаружения, идентификации и пространственно-временной локализации ионосферных образований и эффектов, связанных с ними.
Методы и средства изучения ионосферной плазмы чрезвычайно разнообразны. Наряду с результативными, но дорогостоящими экспериментами, связанными с использованием спутниковой и/или ракетной техники, имеют место более простые и наиболее распространенные - основанные на измерении параметров диагностических сигналов, излучаемых и принимаемых с поверхности Земли. При этом методики проведения исследований можно разделить на два основных класса. Первые - пассивные, основанные на линейных эффектах, возникающих при прохождении или отражении ВЧ радиоволн от естественно возмущенной ионосферы, позволяют определить как характеристики самого диагностического излучения, так и многие параметры непосредственно в ионосферной плазме [1-8]. Пассивность понимается в том смысле, что при использовании таких методов состояние плазмы ощутимым образом не меняется. Ко второму классу относятся активные методы исследования ионосферы, связанные с целенаправленной модификацией параметров плазмы, путем воздействия на нее узким пучком мощных волн коротковолнового диапазона, что позволяет контролировать процессы формирования и развития искусственных неоднородностей, упрощая процесс исследований с данной точки зрения. Последнее время такие методы получили интенсивное развитие.

меньше значение X, иначе говоря, чем меньше глубина погружения траектории сигналов в ионосферу. Будем характеризовать глубину погружения сигналов величиной Хг, являющимся значением параметра X в точке поворота луча. Для типичных условий наших экспериментов по регистрации интерференционной картины вблизи ГМЗ на частоте около 10 МГц эквивалентные параметры ионосферы имеют значение: /с =5.5 МГц, кт =250 км, ут =100 км.
Рисунок 2.4 - Зависимость ядра группового показателя преломления Мх от частоты для среднеширотной ионосферы (а), от частоты для среднеширотной ионосферы в интервале 0 < X < 0.8 (б)
Рисунок 2.5 - Зависимость ядра группового показателя преломления Мх для частоты/= 10 МГц от геомагнитной широты (а); зависимости параметров Хг от частоты для верхних и нижних лучей при/с-5.5 МГц, Ит=250 км, ут=
км на средних широтах (б)