Иркутск, Россия
Иркутск, Россия
Предложена методика прямой диагностики стохастического ионосферного радиоканала, позволяющая пересчитать характеристики пробного зондирующего сигнала в характеристики передаваемого сигнала. Получены аналитические соотношения вторых статистических моментов траекторных характеристик основного и пробного сигналов, распространяющихся в трехмерной случайно-неодно-родной ионосфере. При выводе соотношений учтены граничные условия в пунктах излучения и приема сигналов. В качестве модели случайных неоднородностей диэлектрической проницаемости ионосферы использованы представления об изменяющемся пространственно-временном корреляционном эллип-соиде, самосогласованным с пространственными изменениями средней ионосферы. Временные флуктуации случайных неоднородностей учтены в рамках гипотезы о замороженном переносе. Аналитические соотношения использованы для расчета ожидаемых статистических характеристик декаметровых сигналов на трассах наклонного зондирования ионосферы. Предложена оперативная численная алгоритмизация полученных формул. Приведены результаты численных экспериментов для определения ожидаемых дисперсий фазы, групповой задержки и доплеровского сдвига частоты основного сигнала на заданной односкачковой трассе по данным измерений этих характеристик пробного сигнала на вспомогательной трассе. Показана эффективность предложенной методики диагностики статистических траекторных характеристик декаметрового сигнала на односкачковых трассах в условиях, когда наземные пункты излучения и приема основного и пробного сигналов находятся вне окрестностей точек фокусировки волнового поля.
ионосфера, случайные неоднородности, флуктуации, статистические моменты, лучевое приближение, радиосигнал, декаметровый диапазон
1. Агеева Е.Т., Афанасьев Н.Т., Багинов А.В. и др. Диагностика состояния информационного канала по статистическим траекторным характеристикам реперного сигнала // Современные наукоемкие технологии. 2020. № 5. С. 9-14.
2. Алимов В.А., Рахлин А.В., Выборнов Ф.И. Модель взаимодействия ДКМВ-ДМВ радиоволн с сильно неоднородной среднеширотной ионосферой // Изв. вузов. Радиофизика. 1997. Т. 40, № 11. С. 1323-1341.
3. Арнольд В.И. Математические методы классической механики. М.: Наука, 1989. 472 с.
4. Афанасьев Н.Т., Ларюнин О.А., Марков В.П. Флуктуации фазы радиоволны при полном внутреннем отражении от случайно-неоднородной ионосферы // Изв. вузов. Радиофизика. 2009. Т. 52, № 10. С. 779-784. DOI:https://doi.org/10.1007/s11141-010-9177-0.
5. Благовещенский Д.В. Короткие волны в аномальных радиоканалах: Эксперимент, моделирование. Saarbrücken: LAP Lambert Academic Publ., 2011. 422 c.
6. Благовещенский Д.В., Жеребцов Г.А. Высокоширотные геофизические явления и прогнозирование коротковолновых радиоканалов. М.: Наука, 1987. 272 с.
7. Бова Ю.И., Крюковский А.С., Лукин Д.С. Распространение частотно-модулированного излучения электромагнитных волн в ионосфере Земли с учетом поглощения и внешнего магнитного поля // Радиотехника и электроника. 2019. Т. 64, № 1. С. 3-14. DOI:https://doi.org/10.1134/S1064226919010030.
8. Вологдин А.Г., Власова О.К., Приходько Л.И. Флуктуации группового пути и времени группового запаздывания сигнала при наклонном отражении волн от плоскослоистой среды // Радиотехника и электроника. 2007. Т. 52, № 10. С. 1194-1198.
9. Вологдин А.Г., Приходько Л.И., Широков И.А. Статистика доплеровского смещения частоты радиоволн, отраженных от параболического ионосферного слоя // V Всероссийские Армандовские чтения «Радиофизические методы в дистанционном зондировании сред»: материалы докладов. Муром, 2012. С. 159-163.
10. Гершман Б.Н., Ерухимов Л.М., Яшин Ю.Я. Волновые явления в ионосфере и космической плазме. М.: Наука, 1984. 392 с.
11. Гусев В.Д., Овчинникова Н.П. Модельное определение объемных характеристик неоднородностей ионосферы // Геомагнетизм и аэрономия. 1980. Т. 20, № 4. С. 626-631.
12. Ипатов Е.Б., Крюковский А.С., Лукин Д.С. и др. Методы моделирования распространения электромагнитных волн в ионосфере с учетом распределений электронной концентрации и магнитного поля Земли // Радиотехника и электроника. 2014. Т. 59, № 12. С. 1180-1187. DOI:https://doi.org/10.1134/S1064 226914120079.
13. Казанцев А.Н., Лукин Д.С., Спиридонов Ю.Г. Метод исследования распространения радиоволн в неоднородной магнитоактивной ионосфере // Космические иссл. 1967. Т. 5, вып. 4. С. 593-600.
14. Кляцкин В.И. Стохастические уравнения. М.: Физматлит, 2008. Т. 1. 317 с.
15. Кравцов Ю.А., Орлов Ю.И. Геометрическая оптика неоднородных сред. М.: Наука, 1980. 304 с.
16. Крюковский А.С., Лукин Д.С., Кирьянова К.С. Метод расширенной бихарактеристической системы при моделировании распространения радиоволн в ионосферной плазме // Радиотехника и электроника. 2012. Т. 57, № 9. С. 1028-1034. DOI:https://doi.org/10.1134/S1064226912080177.
17. Крюковский А.С., Куркин В.И., Ларюнин О.А. и др. Численное моделирование амплитудных карт для скорректированной модели IRI-2012 с плавными возмущениями ионосферы // Радиотехника и электроника. 2016. Т. 61, № 8. С. 794-799. DOI:https://doi.org/10.7868/S0033849416080118.
18. Куркин В.И., Носов В.Е., Пономарчук С.Н. и др. Метод оперативной диагностики КВ-радиоканала // Иссл. по геомагнетизму, аэрономии и физике Солнца. М.: Наука, 1993. Вып. 100. С. 168-188.
19. Рытов С.М., Кравцов Ю.А., Татарский В.И. Введение в статистическую радиофизику. Часть 2: Случайные поля. М.: Наука, 1978. 464 с.
20. Терещенко В.Д. К вопросу о влиянии горизонтальных градиентов электронной концентрации на величину МПЧ и траекторию распространения радиоволн в ионосфере // Морфология и физика полярной ионосферы. Ленинград: Наука, 1971. С. 228-235.
21. Afanasiev N.T., Afanasiev A.N., Larunin O.A., Markov V.P. Phase fluctuations of radio waves experiencing total reflection from a randomly inhomogeneous plasma layer // J. Atmos. Solar-Terr. Phys. 2010. V. 72, iss. 7-8. Р. 583-587. DOI:https://doi.org/10.1016/j.jastp.2010.02.014.
22. Davies K. Ionospheric Radio. Stevenage, United Kingdom: Institution of Engineering and Technology Publ., 1990. 600 р.
23. Ishimaru A. Wave Propagation and Scattering in Random Media. John Wiley & Sons, 1999. 604 p.
24. Mitra S.K. The Upper Atmosphere. Calcutta: Royal Asiatic Society of Bengal, 1947. 616 р.
25. Rawer K. Wave Propagation in the Ionosphere. Dordrecht: Springer Netherlands, 1993. 479 p.
