Комплексные исследования ионосферного распространения декаметровых радиоволн на трассах разной протяженности

• Автор: Вертоградов, Геннадий Георгиевич
• Шифр специальности: 01.04.03
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Ростов-на-Дону
• Количество страниц: 432 с. : ил.

СПИСОК ОСНОВНЫХ СОКРАЩЕНИЙ
АГВ - акустико-гравитационные волны
АЧХ - амплитудно-частотная характеристика
АР - антенная решетка
АЦП - аналого-цифровой преобразователь
АФР - амплитудно-фазовое распределение
АЭ - антенный элемент
БПФ - быстрое преобразование Фурье
ВВ - волновые возмущения
ВЗ - вертикальное зондирование
ВН - волна накачки
ВС - время стационарности
ВСВ - вытянутые сфероидальные волновые функции
ВЧ - высокие частоты
ДАСФ - динамическая адаптивная структурно-физическая модель
ДКМВ - декаметровые волны
ДН - диаграмма направленности
ДПФ - дискретное преобразование Фурье
ДЧХ - дистанционно-частотная характеристика
ИИТ - искусственная ионосферная турбулентность
ИРИ - источник радиоизлучения
КВ - короткие волны
КС - канал связи
ЛЧМ - линейная частотная модуляция
ММН - мелкомасштабные неоднородности
МПЧ - максимально применимая частота
МСИ - межсимвольная интерференция
МТМ - многооконный метод спектрального анализа
НЗ - наклонное зондирование

ннч - наименьшая наблюдаемая частота
МНЧ - максимальная наблюдаемая частота
МО - местоопределение
МПЧ - максимально применимая частота
УЧХ - угловая-частотная характеристика
ОПФ - обратное преобразование Фурье
ОБПФ - обратное быстрое преобразование Фурье
ПИВ - перемещающиеся ионосферные возмущения
ПК - полоса когерентности
ПИК - пространственная полоса когерентности
ПЧ - промежуточная частота
СДУ - стохастические дифференциальные уравнения
СИЗ - системы наклонного зондирования
СПС - системы передачи сообщений
СП - системы пеленгования
СПМ - спектральная плотность мощности
СС - системы связи
СФ - структурно-физическая модель
УОС - устройства обработки сигналов
ФЧХ - фазочастотная характеристика
В-Р - трасса Ветлуга-Ростов-на-Дону
К-НН - трасса Кипр-Нижний Новгород
К-Р - трасса Кипр-Ростов-на-Дону
Ин-Р - трасса Инскип-Ростов-на-Дону
Ир-Р - трасса Иркутск-Ростов-на-Дону
Н-Р - трасса Норильск-Ростов-на-Дону
Х-Р - трасса Хабаровск-Ростов-на-Дону
М-Р - трасса Магадан-Ростов-на-Дону

1. Подходы к описанию ионосферного радиоканала
1.1. Общие принципы описания каналов связи и их классификация
1.2. Математическое описание сигналов на выходе каналов связи
1.2.1. Каналы с детерминированными параметрами
1.2.2. Каналы со случайными параметрами и аддитивной помехой
1.2.3. Радиоканалы со случайной структурой
1.2.3.1. Канал с дискретной многолучевостью
1.2.3.2. Радиоканал с замираниями селективными по частоте
1.2.3.3. Радиоканал с замираниями селективными по времени
1.2.4. Представление непрерывных каналов на основе стохастических дифференциальных уравнений
1.2.4.1. Радиоканалы с сосредоточенными параметрами
1.2.4.2. Описание радиоканалов на основе стохастических дифференциальных уравнений
1.2.4.3. Представление случайных полей в пространственно-временных радиоканалах
1.3. Структурно-физическое описание радиоканалов
2. Экспериментальные предпосылки описания ионосферного канала
на основе структурно-физического подхода
2.1. Экспериментальные данные, полученные различными методами радиозондирования ионосферы
2.1.1. Результаты зондирования широкополосными сигналами
2.1.2. Результаты комплексных экспериментов
2.1.3. Исследования отдельных характеристик распространения
2.1.4. Исследования особенностей распространения декаметровых радиоволн на основе доплеровских и ЛЧМ-радаров
2.1.5. Распределения амплитуд, фаз и углов прихода
2.1.5.1. Некоторые теоретические результаты
2.1.5.2. Экспериментальные результаты
2.1.5.3. Изменения фазы
2.2. Волновые возмущения в среднеширотной ионосфере
2.2.1. Вероятность наблюдения ПИВ
2.2.2. Спектральный состав ВВ
2.2.3. Пространственные характеристики ВВ
2.2.4. Фазовые скорости ПИВ

ным магнитоионным компонентам). Их взаимные запаздывания Ат соизмеримы с Т:: или даже превосходят эту величину. Это означает, что взаимные
фазовые сдвиги частотных компонент принимаемого сигнала имеют значительные величины Е^Дг>1, что и обуславливает селективные замирания.
Составляющие же сигнала в пределах одного луча имеют малые взаимные запаздывания Е[Л т «1. Поэтому в данном случае наблюдаются неселективные по частоте замирания сигнала. В этой модели однократного рассеяния или параллельного распространения число “горячих” пятен, формирующих луч в точке приема, полагается большим. Вклад отдельных слагаемых в суммарный луч очень мал, что вместе с предположением о слабой зависимости отдельных слагаемых при однократном рассеянии в ка нале позволяет использовать центральную предельную теорему и полагать /лск и /л$к в (1.22)
гауссовскими полями. Гауссовскую модель передаточной функции с произвольными характеристиками и математическими ожиданиями квадратурных компонент называют обобщенной гауссовской моделью канала [24,32,65], а в рамках одномерных распределений амплитуд - четырехпараметрической.
Часто при решении задач оптимальной обработки принимаемых полей нет необходимости использовать соотношение (1.21), связывающее вход-выход канала, а достаточно ограничиться одномерным распределением поля и его корреляционными характеристиками. Оставаясь в рамках обобщенной гауссовской модели канала, эта задача легко решается [24,32]. Если путем линейного преобразования (поворота системы координат) перейти от коррелированных в общем случае квадратурных компонент (1.22) передаточной функции к некоррелированным нормальным величинам с математическими ожиданиями тх и ту и дисперсиями а1, и а], то распределение амплитуд у = |//(/,/)| передаточной функции имеет вид:
2fexp ir^ а(г)
2 пах
Распределение фаз передаточной функции Н(/, /) в рамках общей гаЛ ( ахау ехр -тх2 Ы) 1 - ту2 1н)
2п a] cos2 (р+а] sin2 (р
1 + Ф(2л/£)1[, (1.24)
т]а] cos1 (р+т2 a2 sin2 (р
где к - ■ - - - - - — —
C°S2 CP + (j2y sin2 <Р
Анализ выражения (1.24) показывает, что оно в общем случае не симметрично на отрезке [- л,л. Отметим, что в рамках общей гауссовской мо-