Способ определения электронного содержания ионосферы

 

Изобретение относится к сверхвысокочастотной (СВЧ) измерительной технике, а именно к способам дистанционного зондирования ионосферы путем просвечивания, и может быть использовано в радиосвязи, радиоастрономии и при изучении ионосферы. Цель изобретения состоит в повышении точности измерений электронного содержания ионосферы и расширения географической области проведения измерений. Устройство , с помощью которого может быть реализован способ определения электронного содержания ионосферы содержит антенную систему радиотелескопа 1, радиометрический приемник 2 и регистратор 3. Антенная система радиотелескопа 1 принимает линейно-поляризованное галактическое радиоизлучение в некотором телесном угле в направлении выбранного источника излучения . Принятое излучение поступает в радиометрический приемник 2. где определяются его параметры Стокса Q и U. затем эти параметры фиксируются регистратором 3. На основании измеренных значений Q и U определяют позиционный угол принятого излучения, вычисляют Фарадеевский угол поворота плоскости поляризации галактического радиоизлучения в ионосфере и определяют электронное содержание ионосферы. При этом источник радиоизлучения , параметры антенны и радиометрического приемника подбираются так, чтобы минимизировать погрешность определения электронного содержания ионосферы. 1 ил. у fe 00 OJ ел ел ю XI

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (I I) (я)з G 01 $13/95

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4194442/09 (22) 16.02.87 (46) 23.08.93. Бюл. М 31 (71) Научно-исследовательский радиофиэический институт (72) Л.А.Добружский. Л.В.Попова, B.А.Разин, А.Ю.Стороков, А.И.Теплых и Б.С.Формоэов э (56) Titheridge J.E, Determination of fonospherlc

electron content from the Faraday rotation of

geostationary satellite signals/Planet. Space

Sci„1972, у. 20, рр. 353 — 369. Baker J.R. Radioastronomlcal measurements of fonospheric electron content Journal

of Atmospheric and Terrestrial Physics, 1972, к 34. рр. 1923-1933. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОННОГО СОДЕРЖАНИЯ ИОНОСФЕРЫ (57) Изобретение относится к сверхвысокочастотной (СВЧ) измерительной технике, а именно к способам дистанционного зондирования ионосферы путем просвечивания, и может быть использовано в радиосвязи, радиоастрономии и при изучении ионосферы.

Цель изобретения состоит в повышении точности измерений электронного содержания ионосферы и расширения географической области проведения измерений. Устройство, с помощью которого может быть реализован способ определения электройного содержания ионосферы содержит антенную систему радиотелескопа 1, радиометрический приемник 2 и регистратор 3. Антенная система радиотелескопа 1 принимает линейно-поляризованное галактическое радиоизлучение в некотором телесном угле в направлении выбранного источника излучения. Принятое излучение поступает в радиометрический приемник 2, где определяются его параметры Стокса 0 и U, затем эти параметры фиксируются регистратором

3. На основании измеренных значений 0 и

0 определяют позиционный угол принятого излучения, вычисляют Фарадеевский угол ф поворота плоскости поляризации галакти-. ческого радиоизлучения в ионосфере и определяют электронное содержание ионосферы. При этом источник радиоизлучения, параметры антенны и радиометрического приемника подбираются так, чтобы минимизировать погрешность определения электронного содержания ионосферы. 1 ил.

Сд

1835527

1 U ф = — arctg—

2 - 0

v, + Ь1/z 1 о + Av/2 — ((dv draco) + (3 dv (druU) о

2 о

hi

f n(h)d h о п (h) 811(h) secy(h) d h о

Изобретение относится к сверхвысокочастотной (СВЧ) измерительной технике, а именно к спсаобам дистанционного зондирования ионосферы путем просвечивания и может быть использовано в радиосвязи, радиоастрономии и при изучении структуры и свойств ионосферы.

Цель изобретения состоит в повышении точности измерений электронного содержания ионосферы и расширения географической области проведения измерений.

На чертеже представлена структурная электрическая схема устройства, с помощью которого может быть реализован способ определения электронного содержания ионосферы.

Устройство содержит антенную систему радиотелескопа 1, радиометрический приемник 2 и регистратор 3.

Устройство работает следующим образом.

Антенная система радиотелескопа 1 принимает линейно-поляризованное галактическое радиоизлучение в некотором телесном угле Q в направлении источника излучения с координатами ао и до, где ао — прямое восхождение, а до — склонение. Принятое излучение поступает в радиометрический приемник 2, где определяются его параметры Стокса Q è U, Далее эти параметры фиксируются регистратором 3, На основании измеренных значений 0 и 0 определяют позиционный угол ф принятого излучения в соответствии с выражением

При условии /С и > (I() (k ) где N — максимальное значение для электронного содержания ионосферы, h> — заданная высота, до которой изме. ряется электронное содержание ионосферы N, Затем вычисляют угол поворота

Лф плоскости поляризации галактического радиоизлучения в ионосфере. обусловленный эффектом Фарадея, по формуле

5 где фЪ вЂ” позиционный угол линейно-поляризованного галактического радиоизлучения на входе в ионосферу;

v, +Ли/г ,(dv f dcuU

1 vo — АР/2

15 у 2а" g v, + 2

dv f d(oQ

vo — ЛР/2. И наконец, на основании полученного значения Лф определяют электронное содержание ионосферы по формуле

N= а 4 hg где а числовой коэффициент(если Лф измеряется в радианах, г о — в мегагерцах, а N — в см, то а = 1,2 . 104).

Параметры Q,à,äo антенной системы радиотелескопа 1, а также полоса принимаемых частот Av и центральная частота

v, радиометрического приемника 2 определяются заранее исходя из требования достижения максимума температуры Т Сигнала, принимаемого от источника линейного поляризованного галактического радиоизлучения.

hoo — высота, на которой концентрация

40 ионосферной плазмы становится пренебрежимо малойй hoo =2 — 3R, где R — радиус Земли), В1)(h) — проекция напряженности геомагнитного поля на высоте h на направление в сторону источника линейно поляризованного галактического радиоизлучения, составляющим угол g(h) с направлением, перпендикулярным поверхности Земли в точке наблюдения.

h(h) — высотный профиль электронной концентрации, определяемый принятой моделью ионосфер, 1835527 и, + Ли/г . to+ Лм/г т = (J sv (aroa) + (f ои g ахи)

" о г о г где Q, 0 — табличные значения собственных параметров Стокса линейно-поляризованного галактического радиоизлучения, а a)переменная интегрирования, при условии ионосферной плазмы становится пренебре20 жимо малой hoo 2-3R, где R — радиус Земли),В11(п) — проекция напряжен-мости геомагнитного поля на высоте h на направление.в сторону источника линейно-поляризованного галактического радиоизлучения, 25 составляющим угол y(h) с йаправлением, перпендикулярным поверхности Земли в точке наблюдения; n(h) — высотный профиль электронной концентрации, определяемый принятой моделью ионосферы; < ..> - опера-.

30 ция усреднения по ансамблю на базисном множестве моделей профилей n(h); С вЂ” числовой коэффициент; 0*- заданное стандартное отклонение погрешности определения электронного содержания Nионосферы,,которое вычисляют по формуле N = c v4 < k >

Лtjr, а — числовой коэффициент, Гс м (Ic )

< 1() где N — максимальное значение для электронного содержания ионосферы, h1

f n(h)dh о

f п (и) В 1(п) эесу(Ь) д и о

h< — заданная высота, до которой измеряется электронное содержание ионосферы N;

hco — высота, на которой концентрация

Составитель С.Кочеров

Техред М.Моргентал Корректор О.Кравцова

Редактор

Заказ 2981 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениями открытиям при ГКНТ СССР

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

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

<,.> — операция усреднения по ансамблю на базисном множестве моделей профилей n(h), С вЂ” числовой коэффициент, D* — заданное стандартное отклонение 5 погрешности определения электронного содержания N ионосферы.

Формула изобретения

Способ оп ределения электронного содержания ионосферы, в котором по- 10 следовательно принимают линейно-поляризованное радиоизлучение в телесном угле И в метровом диапазоне длин волн с полосой частот Лю и центральной частотой

1Ъ от галактического исто4ника с координа- 15 тами а и до, измеряют позиционныйугол плоскостИ поляризации принятого радиоизлучения, определяют угол поворота плоскости поляризации галактического радиоизлучения в ионосфере. обусловленный эффектом Фарадея, и определяют полное электронное содержание N ионосферы, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности измерений электронного содержания ионосферы и расширения географической области проведения измерений, центральную частоту 1ъ,, полосу принимаемых частот Лю, телесный угол

И, а также координаты ао и д, центра используемого источника линейно-поляризованного галактического радиоизлучения определяют исходя иэ требования достижения максимума температуры Т сигнала, принимаемого от источника линейно-поляризованного галактического радиоизлучения