Способ определения пространственно-временного распределения критических частот слоя f2 ионосферы

 

Изобретение относится к радиолокации . Цель изобретения - повышение точности определения-пространственновременного распределения критических частот слоя F2 ионосферы на больших исследуемых территориях. Данный способ реализуется присмнопередающей системой, содержащей бортовой передающий модуль t и наземные приемные пункты 2. Особенность реализации способа состоит в необходимости обеспечения уверенного приема на земной поверхности сигналов, излучаемых с искусственного спутника.Земли, высота орбиты которого составляетл/ЗбООО км. 3 ип. 1Г- О)

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (),Я д цфд

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

g lx у 1

1 у

1

t ,А

/ pi

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ЯО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (46) 23.06.91. Бюл. Р 23 (21) 4250728/09 (22) 27.05.87 (71) Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн

АН СССР (72) Г.R.Ãèâèøâèëè и Г.С.Иванов-Холодный (53) 621.396.86 (088.8) (56) Harker Т. Требование к аппаратуре измерения характеристик иекогерентного рассеивания ионосферой с челночного космического аппарата.

Экспресс-информация. Серия "Радиотехника СВЧ", У 40, 1977, реф.234.

Данилкин Н.П. Геомагнитиэм и аэро« номия, 1974, т.!4, с.369-370.

„„SV„„1443619 А1 (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ IIPOCTPAHCTBEHHO-ВРЕМЕННОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ КРИТИЧЕСКИХ ЧАСТОТ СЛОЯ F2 ИОНОСФЕРЫ (57) Изобретение относится к радио локации. Цель изобретения — повышение точности определения пространственновременного распределения критических частот слоя F2 ионосферы на больших исследуемых территориях, Данный способ реализуется прнемнопередающей системой, содержащей бортовой передающий модуль 1 и наземные приемные пункты 2. Особенность реализации спо соба состоит в необходимости обеспе« чения уверенного приема на земной поверхности сигналов, излучаемых с. искусственного спутника, Земли, высота орбиты которого составляет 36000 км.

3 кп.

14436

Изобретение относится к радиолокации и может быть использовано для прогнозирования условий радиосвязи, исследования околоземного космическо5 го пространства, пеленгации локальных и планетарных нозмущенностей приземной плазмы естественного и искусственного прохождения.

Цель изобретения - повышение точ- 10 ности определения пространственновременного распределения критических частот слоя Р2 ионосферы на больших исследуемых территориях.

На фиг.1 приведена структурная электрическая схема приемопередающей системы на фиг.2 — структурная электрическая схема бортового передающего модуля на фиг.3 — структурная электрическая схема наземного прием- Щ ного пункта.

Приемопередающая система (см. фиг.1) содержит бортовой передающий модуль 1 и i наземных приемных пунктов 2. 25

Бортовой передающий. модуль 1 (см. фиг.?) содержит синхронизатор 3, возбудитель 4, радиопередатчик 5, ультракоротковолноную радиостанцию .

6 и первую 7 и вторую 8 передающие ЗО антенны.

Наземный приемный пункт 2 (см, фиг.3) содержит первую 9 и вторую 10 приемные антенны, ультракоротконолновую радиостанцию 11, синхронизатор

12, радиоприемник 13 регистратор 14 и вычислитель 15.

Способ определения пространственно-временного распределения критических частот слоя F2 ионосферы осущест- 10 вляется следующим образом.

Искусственный спутник Земли (ИСЗ) выводят на геостационарную орбиту, при которой положение его относитель» но координат земной поверхности не меняется, а площадь просвечивания н конусе. углов возвышения .Р 30 составляет от 60 N до 60 S по широте и

120 по долготе. Излучение импульсов переменной частоты f> в диапазоне зондирования 2-25 МГц производят сеансами, каждые 200 с с борта ИСЗ.

Прием синхронизаторов и зондирующих им- пульсов с частотами f ><(f@F2) ;созес и, осуществляют на сети из i наземных пунктов приема НПП, причем .регистрируют не время задержки импульсов, а их наличие или отсутствие, При этом часть информации теряется, однако

Р„А+И+Е+М+Р С+Р др импульсная мощность бортового радиопередатчика 5 потери на распространение в свободном пространстве, А(дБ)=32,4+201gЕ +201gh частота излучаемого с ИСЗ

;. сигнала (в ИГц) высота орбиты ИСЗ (в км)у дБ - энергетический запас, обеспечивающий отношение сигнала к шуму ъ 3; поглощение в ионосфере, 1. ь 14 дБ в конусе углов возвышения l87 30 ; суммарные потери в фидерах и Фильтрах за счет расщепления волны на обыкновенную и необыкновенную составляющие, а также поляризационные потери, W-м11 дБ уровень помех, P щ -30 дБ; коэффициент направленного действия первой 7,9 и второй 8, 10 передающих ч приемных антенн, С 0-3 дБ где Pï.А

И >(10

19 2

I появляется воэможность полностью автоматизировать процедуру нахождения

Таким образом, обработка. данных наблюдений может производиться в темпе частоты следонания сеансов зондирования, т.е. каждые 200 с. Так как плотность пространственного распределения сети НПП может быть почти неограниченной, разрешающая способность ее лимитируется только условиями распространения электромагнитнь.х сигналов н ионосфере, т.е. может составлять 20-50 км.

Таким образом, синхронная регистрация локальных значений f ; на сети

НПП позволяет строго привязывать по времени и пространству все изменения

f естественного и искусственного . происхождения, время жизни которых превышают 200 с, а размеры 20-50 км.

Особенность реализации предлагаемого способа состоит в необходимости обеспечения уверенного прйема на земной поверхности сигналов, излуча-. емых с ИСЗ, высота орбиты которого составляет 36000 км. Энергетические параметры бортового радиопередатчика и наземного радиоприемного устройства определяются ураннением

14436 (при простейших дипольных антеннах) ;

Р„р — уровень собственных шумов приемников, Pn KTBN где фактор шума при избирательном входе N=2, К вЂ” постоянная Больцмана, Т = ЗООУК, ширина полосы пропускания

В по уровню 0,7 определяется шириной спектра F.èìïóëüñíîé огибающей. радиосигнала

Для того чтобы требуемая импульсная мощность радиопередатчика 5 не превышала нескольких сотен ватт, необходимо существенно понизить уровень 15

Р q что достигается сужением В до

- 100 Гц.. Тогда P qp=-181 дБ и Р„. =

26 дБ или 400 Вт. Кроме того, для снижения средней мощности радиопередатчика 5 до единиц ватт, скважность 20

S должна быть не меньше 100. Поскольку В Р -100 Гц, а длительность модулирующего импульса i " F, то

"."-10 с и так как S ъ 100, частота повторения импульсов составляет 25 1 имп.с- . В соответствии с рекомендациями ЦК$Х точность измерения

Й F2 должна быть не хуже О, 1 МГц.

С учетом того, что в конусе углов р ъ ЗО f < (1-2) f 0 F2, оптимальный З0 диапазон зондирования f лежит в пределах 2-25 МГц. Особенности траектории трансионосферного распространения сигналов позволяют в ряде случае регистрировать их и при p >i 1 О, Од нако при р 30 прием сигналон производится значительно увереннее. Следовательно, в требуемом диапазоне частот достаточно излучать на 200 фиксированных частот f >, откуда дли- 40 тельность одного сеанса зондирования

Т S ..>.f 200 с.

Применение предлагаемого способа ,позволяет:

Способ определения пространственно-временного распределения критических частот слоя Р2 ионосферы, состоящий н том, что одновременно излучают с искусственного спутника Земли зондирующие импульсные радиосигналы переменной в диапазоне " до 25 МГц не" сущей частоты и синхросигналы с фиксированной превышающей 100 МГц несущей частотой, синхронно с излучением принимают на Земле синхросигналы и прошедшие сквозь ионосферу зондирующие импульсные радиосигналы, о т л ич а ю шийся тем,что,с целью повышения точности определения пространственно-временного распределения критических частот слоя F2 ионосферы на больших исследуемых территориях, син" хросигналы и зондирующие импульсные радиосигналы излучают с геостационарного искусственного спутника Земли сеансами каждые 200 с, по принятым синхросигналам и зондирующим импульсным радиосигналам измеряют и регистрируют мгновенные значения наинизших частот f; прошедших сквозь ионосферу зондирующих импульсных pBpHocHFH8JIoB в i наземных приемных пунктах одновременно по всей исследуемой территории, а по зарегистрированным значениям частот f ; определяют пространствен-. но-временное распределение критических частот (f F2); слоя F2 с учетом формулы

cosec р; (Е У2) 45 а) строго разделять пространственные и временные характеристики изменчивости критических частот слоя

Р2; б) осуществлять непрерывный круглосуточный мониторинг широкого спектра волновых, периодических и апериодических процессов в области главного максимума ионосферы, имеющих периоды и/или время жизни от 200 с и более

% в реальном (текущем) времени и в планетарном масштабе, что превосходит соответствующих показатель известного способа н 100 раз

19, 4 н) исследовать особенности широтно-долготной структуры распределения

f, F2 при различных гелногеофиэических или искусственно создаваемых условиях с пространственным разрешением до

20i20 ".км, что преносходит аналогичную характеристику известного способа в 10-100 раэ; г) испольэовать н качестве НПП не только специально оборудонанные и стационарные пункты, .но и подвижные платформы, например суда среднего и большого тоннажа любого класса и назначения, осуществляя тем самым гло" бальный охват наблюдениями земной поверхности в диапазоне 60 N-60 S при наличии системы иэ трех геостационарных ИСЗ.

Формула и э обретения

5 1443619 где а<- угол воэвыаения искусственного спутника Земли над

i-м наэемным приемным пунктом.

Составитель В.Иванов

Техред Л.Сердюкова Корректор MËà ñèèè èH É

Редактор Т.Зубкова

Заказ 2569.Тираж 378, Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретеиий и открытий

333035, Москва, Ж-35, Рауйская иаб, д. 4/5 ЮФ4ЙВВЭЬ ФЭФ ЩЮ

Проиэводственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул, Проектная, 4