Способ определения высотного профиля электронной концентрации в искусственно возмущенной нижней ионосфере

 

Изобретение относится к геофизике и может быть использовано для изучения физики процессов в нижней ионосфере и для прогнозирования распространения радиоволн. Способ заключается в возмущении ионосферы последовательностью радиоимпульсов, период следования которых совпадает с периодом зондирующих импульсов, но передний фронт зондирующего импульса задержан относительно заднего фронта возмущающего радиоимпульса на время, превышающее сумму времени релаксации электронов и длительности зондирующего импульса, а передний фронт возмущающего радиоимпульса задержен относительно заднего фронта зондирующего импульса на время, необходимое для прохода к приемнику обратно рассеянного сигнала. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСН ИХ

РЕСПУБЛИН р)) G 01 S 13/95

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЦТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4411 7 011 24 -09 (22) 15 „04. 88 (46) 07.06,90, Бюл..Ч - 21 (71 ) Горьковский научно-исследовательский радиофизический институт (72) В.В.Беликович, Е.А,Бенедиктов и В,Д.Вяхирев (53) 621 .396.96 (088.8) (56) Альперт Я.Л. Распространение электромагнитных волн и ионосфера.

N. Наука, 1972, с, 224-225, Гоков А.М, и др. Профили электронной концентрации в ночной высокоширотной нижней ионосфере, искусственно возмущенной мощными разноволнами.

Геомагнетизм и аэрономия, 1982,т,22, 11 5, с. 748 — 752.

Изобретение относится к-геофизике, в частности к дистанционным способам измерения параметров нижней ионосферы (высоты 50-90 км ), и может быть использовано для изучения физики процессов, происходящих в верхних слоях атмосферы, и для прогнозирования распространения радиоволн, проходящих через искусственно возмущенную область ионосферы.

Пелью изобретения является повышение точности определения высотного

„„SI3„„1569758

2 (54) СПОСОБ ОПРЕ/РЕЛЕН1И В1;:СОТ11ОГО

ПРОФ1 ЛЯ ЭЛЕКТРОШ101, 1,"О!1Ц .Н ТРА П1111 В

ИС1УССТБГННО ВОЗИУ1 !ЕННО11 НИ1НЕй H0h0—

; СФЕРЕ (57) Изобретение относится к геос1н:зике и может быть использовано для изучения физики процессов в нижней ионосфере и для прогнозирования распространения радиоволн, Способ заключа— ется в возмущении ионосферы последовательностью радио пмпуль сов. период следования которых совпадает с периодом зондирующих импуль сов, но передний фронт зондирующего импульса задержан относительно заднего фронта возмущающего радиоимпульса на время, превышающее сумму времени релаксации электронов и длительности зондирующего импульса, а псредний фронт возмущающего радиоимпульса задержан относительно заднего фронта зондирую, щего импульса на время, необходимое для прохода к приемнику обратно рассеянного сигнала. 2 ич. профиля электронной концентрации в искусственно возмущенной нижней ионосфере.

На фиг.1 приведена функциональная схема устройства для реализации предлагаемого способа", на фиг.2 — временная диаграмма работы передатчиков.

Устройство, реализующее способ, содержит задающие генераторы 1 и 2, передатчики 3 и 4, антенны 5 — 7,, приемник 8, формирователь 9 поляри заций, вычислитель .1 О, регистратор 11

1569758 и синхронизатор 12, при.этом формирователь 9 содержит ключи 13 и 14, фазосдвигаюшие цепи 15 и 1 6, сумматор

17 и триггер 18.

При определении высотного профиля электронной концентрации в искусственно возмущенной ионосфере, основанном на излучении в ионосферу последовательности линейно-поляризованных зон- 1О дирующих радиоимпульсов при воздействии на ионосферу возмущающим радиоизлучением с последующим измерением высотных пройилей среднеквадратичных значений амплитуд двух магнитоионных 15 компонент зондирующих сигналов, обратно рассеянных естественными неоднородностями электронной концентрации, по которьм определяют высотный профиль электронной концентрации для 20 заданного высотного профиля частоты соударений электронов с молекулами, возмущение ионосферы осуществляют последовательностью радиоимпульсов, период следования которых совпадает с периодом следования зондирующих радиоимпульсов. В последовательности зондирующих радиоимпульсов каждый радиоимпульс задержан на время „ относительно соответствующего радиоим- 30 пульса последовательности возмущающих радиоимпульсов, при этом длительность . возмущаюших радиоимпульсов, период Т их следования, характерное время t,, релаксации, температуры электронов в нижней ионосфере и время t< распространения зондирующего радиоимпульса до области рассеяния и. обратно связаны следующим соотношением:

С,+ с, (а,<Т вЂ” t,.

При этом высотный профиль электронной концентрации в искусственно возмущенной нижней ионосфере определяют для заданного высотного профиля 45 частоты соударений электронов с молекулами, соответствующего невозмущенной ионосфере °

Указанные соотношения параметров способа позволяют измерять высотные

50 зависимости среднеквадратичных значений амплитуд обратно рассеянных зондирующих сигналов в паузах между возмущающими радиоимпульсами, т.е, в те моменты времени, когда величина элек55 тронной концентрации соответствует возмущенному состоянию ионосферы, а темпе ра тура элек тронов релаксирует до значения, соответствующего невоэмущенному состоянию. Это исключает необходимость вычисления высотного профиля 1 (Ь) частоты соударений электронов с молекулами, соответствующего возмущенной ионосфере, и исключает связанную с этим дополнйтельную ошибку определения N2(j1), Устройство, реализующее способ определения высотного профиля электронной концентрации в искусственно возмущенной нижней ионосфере, работает следующим образом.

На ионосферу воздействуют последовательностью возмущаюших радиоимпульсов с периодом Т при скважности Т/с . близкой к единице. Для этого формируют с помощью задающего генератора 1 непрерывный синусоидальный сигнал на частоте f<, поступающий на передатчик

3. С помощью управляемого синхронизатором 12 передатчика 3 с антенной 5 излучают в зенит последовательность возмущающих радиоимпульсов.

Воздействие возмущающих радиоимпульсов на ионосферу приводит к повышению температуры электронов, которое сопровождается изменением электронной концентрации и увеличением частоты соударений электронов с молекулами.

В паузах между возмущающими радиоимпульсами, которые существенно короче длительности последних, величина электронной концентрации не успевает существенно измениться, в то время как частота соударений электронов с молекулами релаксирует до значения, соответствующего невозмущенному состоянию, Излучают в ионосферу последовательность линейно-поляризованных зондируюших радиоимпульсов с периодом Т, При этом каждый радиоимпульс длительностью задержан на время „относительно соответствующего радиоимпульса последовательности возмущающих радиоимпульсов. Для этого формируют с помощью генератора 2 непрерывный синусоидальный сигнал на частоте f<, поступающий на передатчик 4. С помощью управляемого синхронизатором 12 передатчика 4 с антенной 6 излучают в зенит последовательность линейнополяризованных зондирующих радиоимпульсов, Задержка С„ такова, что обеспечивает излучение зондирующих радио1569758 импульсов в паузах между возмущающими радиоимпульсами (фиг ° 2).

Измеряют высотные профили среднеквадратических значений амплитуд двуХ магнитоионных компонент зондирующих сигналов, обратно рассеянных естественными неоднородностями электронной концентрации. Для этого принимают с помощью антенны 7, формирователя 9 поляризаций, управляемого синхронизатором 12 и приемника 8 поочередно обыкновенную и необыкновенную магнитоионные компоненты обратно рассеянных зондирующих импульсов. При этом под управлением триггера 18 первый зондирующий радиоимпульс используют для приема, например, обыкновенной магнитоионной компоненты (ВЧ-ключ .13, фазосдвигающая цепь 15, сумматор 17), второй — для приема необыкновенной магнитоионной компоненты (ВЧ-ключ 14, фазосдвигающая цепь 1 6, сумматор 17), третий — для приема обыкновенной магнитоионной компоненты и т.д. С помощью вычислителя 1 О, вырабатывающего последовательность П стробирующих импульсов, измеряют квадратичные значения амплитуд обратно рассеянных сигналов, соответствующих различным высотам, с последующим накоплением и усреднением. формула изобретения

Способ определения высотного профиля электронной концентрации в искусственно возмущенной нижней ионо-:. сфере, основанный на воздействии на ионосферу возмущающим радиоизлучени5 ем, излучении в возмущенную ионосферу последовательности линейно-поляризованных зондирующих радиоимпульсов, приеме обратно рассеянных - ионосферой двух магнитоионных компонент сигналов, определении по амплитуде обратно рассеянных сигналов высотного профиля электронной концентрации, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, возмущение иойосферы осуществляют радиоизлучением в виде последовательности радиоимпульсов, период следования которых равен периоду следования зондирующих импульсов, причем передний фронт зон2О дирующего импульса задержан относительно заднего фронта возмущающего радиоимпульса на время, большее характерного времени релаксации температуры электронов в нижней ионосфере, 25 а передний фронт возмущающего радиоимпульса задержан относительно заднего фронта зондирующего радиоимпульса не менее, чем на время, необходимое для приема обратно рассеянных сигналов, при этбм высотный профиль электронной концентрации в искусственно возмущенной нижней ионосфере определяют по заданному профилю частоты .соударений электронов с молекулами, соответствующему невозиущенной ионосфере.

1569758

Составитель А.Кочин

Техред М.Ходанич

Корректор.H.Ревская

Редактор И.Дербак

Заказ 1446 Тираж 455 подписное

ВИИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственн,-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101