ВВЕДЕНИЕ
Метод возвратно-наклонного зондирования (ВНЗ) вошел в практику исследования ионосферы наряду с вертикальным и наклонным зондированием, и имеется опыт по его применению для прогнозирования условий распространения радиоволн на линиях радиосвязи и в системах загоризонтной радиолокации. По мощности излучения можно выделить два крайних вида радиотехнических систем, работающих в режиме возвратно-наклонного зондирования. К первому виду относятся системы с излучаемой мощностью свыше 10 кВт, ко второму виду — системы с мощностью меньше 1 кВт. Качество получаемых ионограмм ВНЗ напрямую связано с мощностью излучения: чем выше излучаемая мощность, тем больше отношение сигнал/шум, что позволяет регистрировать с высоким разрешением рассеянные сигналы с больших дальностей, улучшает качество обработки и интерпретации ионограмм. Однако большая передаваемая мощность увеличивает затраты на поддержку работы системы. Кроме того, возникает проблема электромагнитной совместимости зондирующей системы в целом. Для решения проблемы повышения энергетического потенциала станций при ограничении на излучаемую мощность и для обеспечения высокого разрешения по времени в радиолокации широко используются сигналы с линейной частотной модуляцией (ЛЧМ) [Варакин, 1970; Кук, Бернфельд, 1971; Sinnott, 1988; Wise, 2004; Earl, Ward, 1987]. В ионосферных исследованиях ЛЧМ-сигналы нашли применение при создании ионозондов, работающих в режимах вертикального, наклонного и возвратно-наклонного зондирования [Brynko et al., 1988; Иванов и др., 2003; Подлесный и др., 2013]. Современные ЛЧМ-ионозонды наклонного зондирования позволяют регистрировать сигналы на протяженных трассах, включая кругосветные [Ivanov et al., 1997; Куркин, 2000; Иванов и др., 2003]. Разработан новый инструмент — ЛЧМ-ионо-зонд-радиопеленгатор, который одновременно измеряет ключевые характеристики ионосферного канала (дистанционно-частотные, амплитудно-частотные и угловые частотные характеристики) во всем диапазоне частот прохождения КВ-радиосигналов. На базе данного инструмента проведены экспериментальные исследования распространения радиоволн на трассах с различной протяженностью и направлением в естественной и искусственно возмущенной ионосфере. Продемонстрированы возможности использования ионозонда-радиопеленгатора для загоризонтной коротковолновой радиолокации ионосферы Земли в планетарном масштабе [Валов и др., 2012; Вертоградов и др., 2013; Урядов и др., 2013]. В режиме возвратно-наклонного зондирования ЛЧМ-ионозонд позволяет регистрировать сигналы, рассеянные земной поверхностью на больших удалениях от излучателя, при относительно малых мощностях передатчика путем использования технологии сжатия сигнала по частоте [Филипп и др., 1991; Ilyin et al., 1996; Иванов и др., 2003]. Многолетний опыт экспериментальных исследований возвратно-наклонного зондирования ионосферы на базе ЛЧМ-ионозонда, разработанного в ИСЗФ СО РАН, выявил потенциальные возможности таких систем для диагностики среды распространения в пределах максимальной дальности одного скачка (~3000–4000 км). [Алтынцева и др., 1990; Ponomarchuk et al., 2009]. В данной работе приведены результаты исследования особенностей возвратно-наклонного зондирования ионосферы в Северо-Восточном регионе России по экспериментальным данным, полученным в различных гелиогеофизических условиях в 2005–2009 гг. Для интерпретации сигналов ВНЗ на ионограммах привлекались результаты моделирования характеристик ЛЧМ-сигналов при возвратно-наклонном зондировании ионосферы в рамках волноводного подхода с использованием модели IRI [Ponomarchuk et al., 2009; Bilitza, Reinisch, 2008; Пономарчук и др., 2014].
