автореферат диссертации по радиотехнике и связи, 05.12.01, диссертация на тему:Зондирование естественной и искусственно возмущенной ионосферы линейно-частотно-модулированными сигналами

КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

о А

2 4 -

п! У •

На правах рукописи

РЯБОВА Наталья Владимировна

ЗОНДИРОВАНИЕ ЕСТЕСТВЕННОЙ И ИСКУССТВЕННО ВОЗМУЩЕННОЙ ИОНОСФЕРЫ ЛИНЕЙНО-ЧАСТОТНО-МОДУЛИРОВАННЫМИ СИГНАЛАМИ

05.12.01 - теоретические основы радиотехники

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

КАЗАНЬ - 1994

Работа выполнена в Марийском политехническом институте им.А.М.Горького

Научный руководитель:

кандидат физико-математических наук Урядов В.П.

Официальные оппоненты:

доктор физико - математических наук Бочкарев Г.С.

доктор физико - математических наук Насыров А.М.

Ведущая организация -

Московски физико-технический институт (Ш>ТИ)

Защита диссертации состоится " 17" ноября 1994г. в 15 час. 210 ауд. физического факультета на заседании специализированного совета Д053.29.05 по специальности 05.12.01 - теоретические основы радиотехники в Казанском государственном университете

Адрес: 420008, Казань, ул.Ленина, 18

С диссертацией можно ознакомиться в Научной библиотеке имеКш Н.И.Лобачевского Казанского государственного университета.

Автореферат разослан "__"__1994г.

Ученый секретарь специализированного совета.

канд. тех. наук

Бухмин В.С.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В последние годы заметно возрос интерес к распространению коротких радиоволн на трассах большой протяженности. Это связано, в первую очередь, с достигнутыми успехами в повышении надежности коротковолновой (КВ) связи, благодаря применению средств диагностики ионосферного канала в реальном масштабе времени, использованию скоростных широкополосных систем связи. Ваякым фактором развития КВ-связи является прогресс, достигнутый в вычислительной технике.

Дальнейшее практическое использование декаметрового диапазона требует всестороннего исследования преобладающих механизмов дальнего и сверхдальнего распространения коротких радиоволн. Это вызвано потребностями разработки лринщшов построения современных систем КВ-связи, оптимальных алгоритмов их работы, повышения точности прогнозирования условий связи. Многообразие механизмов распространения КВ вызывает необходимость изучения влияния изменений геофизических условий, искусственных воздействий на распространение радиоволн. В свою очередь это ставит задачу совершенствования средств и методов исследования дальнего распространения ■юротк.ю; радиоволн.

Целью работу является:

- разработка методики оценки потенциальной разрешающей способности ЛЧМ-ионозонда и модернизация синтезатора линейно-частотно-модулированного (ЛЧМ) сигнала для достижения предельной разрешающей способности:

- получение с высокой разрешающей способностью дистанционно-частотных характеристик (ДЧХ) кругосветных сигналов (КС), а также их частотно-временных и энергетических характеристик;

- разработка и реализация методики прогнозирования и экстраполяции максимально наблюдаемой частоты (МНЧ) и наименьшей наблюдаемой частоты (ННЧ) КВ-канала на основе методов: линейной регрессии и адаптации глобальной модели ионосферы к результатам наклонного зондирования на контрольной радиолинии;

- оценка влияния магнитных возмущений на частотный диапазон луча Педерсена при распространении на многоскачковых радиотрассах;

- ~

- получение частотно-временных характеристик волноводного механизма распространения КВ за счет вывода радиоволн на Землю с помощью ракурсного рассеяния ка искусственных ионосферных неодно-родностях, возбуждаемых на высотах канала мощным радиоизлучением;

- математическое моделирование ионосферного и магнитосферно-го распространения КВ для установления преобладающих механизмов дальнего распространения.

Отличительной особенностью данных исследований является использование широкополосных средств наклонного зондирования ионосферы с гюмошью непрерывных ЛЧМ-сигналов.

На защиту выносятся:

1. Результаты исследований по прогнозированию и экстраполяции МНЧ и ННЧ ионосферного канала распространения, а также - использования ЛЧМ-ионозонда в адаптивной системе КВ-связи.

2. Результаты исследований волноводного механизма дальнего распространения КВ в условиях модификации ионосферы мощным радиоизлучением.

3. Результаты исследований преобладающи механизмов распространения кругосветных сигналов на трассах, проходящих вблизи терминатора.

4. Результаты исследований влияния магнитных возмущений на частотный диапазон сигналов при дальнем распространении КВ лучом Педерсеяа.

5. Результаты исследований вариаций диапазона прохождения КВ на трассе, протяженностью 4Мм в период солнечного затмения с фазой 0.5-0.7.

6. Теоретические и экспериментальные исследования разрешающей способности ЛЧМ-ионозонда.

Научная новизна работа состоит в следующем:

1. Впервые была получена зависимость между потенциальной разрешающей способностью ЛЧМ-ионозонда и полосой когерентности ионосферного КВ-канала, а также экспериментальные данные о величине потенциальной разрешающей способности для трасс большой протяженности.

2. Впервые обнаружена критическая частота Гк=1б-17МГц, разделяющая области отрицательной и положительной производной задержки по частоте кругосветных сигналов. Методом математического моделирования показано, что на частотах Г<ГК сигналы формируются преимущественно волноводными модами распространения, а на час-

тотах f>fK - рикошетирующими и скачковыми модами.

3. Впервые получены частотно-временные характеристики водно-водных мод распространения КВ. спускаемых на поверхность Земли за счет эффекта ракурсного рассеянна радиоволн на искусственных ионосферных неоднсродностях, возбуждаемых на высотах FE-волновода мощным вертикальным радиоизлучением.

4. Экспериментально показано существенное увеличение частотного диапазона луча Педерсена при дальнем распространении KB в среде со случайными неоднородностями за счет эффектов многократного рассеяния радиоволн во флуктуирующем волноводе.

Практическая значимость рзботм:

1. Оценена эффективность методов линейной регрессии и коррекции глобальной модели ионосферы для прогнозирования и этетра-лоляции основных параметров распространения на трассы, не обеспеченные аппаратурой ионосферного зондирования.

2. Практически показано, что применение ЛЧМ-ионозонда в час-тстнс-адалтивной системе КВ-связи на радиолинии протяженностью З'Мм приводит к увеличению безошибочного приема сообщений с -46-547. до 84-90%.

3. Разработано новое устройство синтезатора ЛЧМ-сигнала, позволяющее реализовать высокую разрешающую способность ионсзснда по времени группового запаздывания.

Результаты работы использованы в хоздоговорных работах: "Тренд", "Тракам", "Тым" а также в лекциях по курсам: "Радиотехнические системы", "Статистическая радиотехника" и дипломном проектировании студентов радиотехнического факультета МарПИ (получены акты об использовании результатов от НИРФИ и МарШ).

Достоверность результатов, выводов и рекомендаций обеспечивается корректностью постановки исследований; высокой разрешающей способностью и широким частотным диапазоном зондирующей аппаратуры; хорошим согласием экспериментальных данных с результатами математического моделирования; повторяемостью результатов.

Личный вклад выразился в следующем: автор принимала непосредственное участие в подготовке и проведении экспериментов [1, 3-14], в обработке и анализе полученных результатов [1-14,16] а также их интерпретации. Разработала алгоритм действия и структурную схему нового прибора синтезатора ЛЧМ-сигнала [153. На основе проведенных теоретических расчетов и экспериментальных данных ею

- б -

получена зависимость между потенциальной разрешающей способностью и параметром ионосферного КВ-канала - полосой когерентности [163. Автором проведено математическое моделирование на ЭВМ наблюдавшихся аффектов [1, 3-14, 16,173, сделан анализ влияния гео/ионос-ферньгх условий на исследуемые эффекты [1, 3-143. Ей принадлежит идея использования эффекта увеличения частотного диапазона луча Педерсена для определения направления распространения возмущений электронной концентрации [73. Разработана и реализована методика экстраполяции МНЧ С83, а также разработана методика обработки результатов проведенных экспериментов 1121 с целью оценки эффективности использования ЛЧЫ-ионозонда е составе системы КБ-связи.

Апробация работ«. Основные результаты работы докладывались Hz. конференциях: 2- ое Всесоюзное сове;дакие "Математические модели ближнего космоса", Москва, 1990г.; Межведомственный семинар "Распространение радиоволн и проблемы радиосвязи ДКМВ диапазона", Нижний Новгород, 1991г.; Ill Suzdal URS I Symposium on Modification of the Ionosphere by Powerful Radio Waves (ISIM-3) 1991; Inter-national Symposium on Antennas and Propagation, Sept., 1992, Sapporo, Japan; 48-зя Научная сессия, посвященная Дню радио РНТО РЗС им. А.С.Попова, Москва, l9S3r.: XVII конференция по распространению радиоволя, Ульяновск, 1993г.

Публикации: работы автора опубликованы в журналах: "Радиотехника", Изв.ВУЗов "Радиофизика", "Геомагнетизм и аэрономия", сборнике трудов издательства "Наука", препринтах МарПИ и НИРФИ, тезисах докладов, опубликованных в России и за рубежом. Основное содержание работы отражено в 17 публикациях, а также в научных отчетах МарПИ и НИРФИ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из Введения, трех разделов, Заключения. В ней содержится 128 страниц печатного текста, приведено 44 иллюстрации и 1 таблиц, Библиография включает 149 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во Введении обосновывается актуальность темы; сформулирована цель работы; приведены основные научные положения, выносимые на защиту, обоснованы: научная новизна, достоверность полученных в диссертации результатов, научная и практическая значимость выпол-

ненных исследований, личный вклад автора. Приведено краткое содержание диссертации,

В первом разделе рассмотрена аппаратура наклонного зондирования ионосферы непрерывными ЛЧМ-сигналами, использовавшаяся в проведенных исследованиях. Поскольку задача исследования частотных эффектов ионосферного распространения КВ на трассач большой протяженности предъявляет определенные требования к выбору зондирующих сигналов, которые должны обеспечивать высокую разрешающую способность при значительном превышении зондирующих сигналов над пумами, в работе был рассмотрен вопрос о повышении разрешающей способности ЛЧМ-ионозонда. Дано техническое решение.

В подразделе 1.1 в лучевом приближении решена задача о по-тенциачьной разрешающей способности (ПРО) ЛЧМ-ионозонда, относящаяся к более общей постановке проблемы влияния искажений в ионосферном КВ-канале на оптимальную обработку широкополосных сигналов (ШПС). Показано, что разрешающая способность связана с полосой частот элемента сигнала и одной из характеристик КВ-канала, ванной для распространения ШПС, полосой когерентности Ми следующим соотношением i*£>.9i/l+x4/üf3 (где x=Af3/AfK, Af9 - полоса частот зондирующего сигнала, £ГК=1.13//dtrp/df). Получены оценки для отношения сигкал/шум (S/N) на выходе приемника, оптимального излучаемому сигналу и показано, что потенциальная разрешающая способность ионозонда реализуется, когда и равна G.9/AfK.

В подразделе 1.2 методом математического моделирования для эмпирический модели ионосферы СМИ синтезируются ионограммы наклонного зондирования (НЗ) ионосферы различных скачковых мод на дальних трассах и по ним определяется частотная зависимость ПРС. Обосновывается методика оценки ПРС по экспериментальным монограммам. Приводятся результаты определения ПРС для различных радиотрасс и мод различного порядка. Делается вывод о возможности реализации ПРС в пределах 5-10мкс в диапазоне частот от МНЧ до О.9(МНЧ). Для луча Педерсена ПРС составляет 15-30мкс.

В подразделе 1.3 приведены результаты работы по модернизации ЛЧМ-ионозонда с целью повышения его инструментальной разрешающей способности до величины ПРС. В 1.3.1 даны краткие сведения о передающей части ЛЧМ-ионозонда, а в 1.3.2 - о его приемной части. Показано, что инструментальная разрешающая способность определяется быстродействием цифрового синтезатора ЛЧМ-сигнала. В 1.3.3

приведен алгоритм работы цифрового синтезатора ЛЧМ-сигнала и описано устройство нового прибора синтезатора, защищенное авторским свидетельством ка изобретение и отличающегося более высоким быстродействием.

Во втором разделе описан математический аппарат, используемой при моделировании дальнего ионосферного и магнитосферного распространения КБ, основанный на геометрооптическом приближении и используемый для интерпретации результатов экспериментальных исследований, а также для экстраполяции результатов зондирования с одних трасс яа другие. Такая проблема возникает при создании ионосферно-волновой-частотно-диспетчерской службы КБ-диапазона, так как не все действующие радиолинии могут быть оснащены диагностикой и поэтому возникает задача прогнозирования с высокой степенью точности параметров ионосферного распространения (МНЧ, ННЧ) для таких радиолиний на основе данных, полученных для других радиолиний.

В подразделе 2.1 на основе обзора известных работ анализируется проблема изменчивости основных параметров КВ-канала во времени и в пространстве, а также существующие модели ионосферы. Ка основе анализа для математического моделирования распространения КБ выбрана эмпирическая модель ионосферы ШI, принятая в качестве ГОСТа. Ее недостаток - фиксированность, который предложено преодолеть путем коррекции модели по экспериментальным данным НЗ ионосферы ЛЧМ-сигналами на контрольной трассе. Отмечено, что экспериментальные исследования пространственной корреляции ННЧ и МНЧ для радиотрасс протяженностью более ЗМм ранее не проводились, что актуально для больших расстояний на территории России.

В подразделах 2.2 и 2.3 приведена постановка задачи для тра-екторных расчетов распространения КВ, в ионосфере и магнитосфере, а также принятая аналитическая модель высотного распределения диэлектрической проницаемости ионосферной плазмы. В 2.3 проанализированы приведенные в качестве примера результаты математического моделирования ионосферного и магнитосферного распространения КВ между магнитосопряженными точками.

В 2.4 рассматриваются экспериментальные результаты исследования пространственно-временной корреляции ННЧ и МНЧ на радиотрассах протяженностью более ЗМм. Установлено, что при разнесении приемных пунктов на 1.4Мм поперек трассы коэффициент пространс-

твенной корреляции МНЧ составляет рмнч~0-?7, а ННЧ - рннч^-84. При разнесении приемных пунктов на 1.4Мм вдоль трассы коэффициент пространственной корреляции МНЧ выше и составляет рмнч~0.53-0.98, а ННЧ - рннч~0.7-0.9. На величину коэффициента пространственной корреляции оказывает влияние уровень геомагнитной возму¡ценности. Столь высокие значения коэффициентов рмнч и рннч позволили разработать методику пространственной экстраполяции результатов НЗ ионосферы с одних трасс на другие. Исследовались две методики: линейной регрессии и коррекции глобальной модели. Показано, что при разнесении приемных пунктов ка 1. 4f.lv поперек трассы относительная ошибка пространственной экстраполяции МНЧ на основе экспериментально полученного уравнения линейной регрессии составляет 5%, а вдоль трассы - 5-10%; для ННЧ 91 и 13-19% соответственно. Ошибка экстраполяции МНЧ по методике коррекции глобальной молели ионосферы СМИ меньше и равна 3% для МНЧ и 4.1% для ННЧ.

В подразделе 2.5 рассмотрены результаты практического использования разработанных методик для повышения надежности действующей на радиолинии протяженностью 3№ч системы КВ-связи. ЛЧМ-ионозонд позволял адаптировать систему связи к изменяющимся условиям распространения и псмеховой обстановке. Анализировалась работа системы связи на частотах долгосрочного прогноза и частотах, определенных по данным ЯЧМ-зондирования. Оценивалась эффективность разработанной методики прогноза МНЧ на основе коррекции модели ионосферы СМИ. Экспериментально показано, что использование ЛЧМ-ионозонда для сервисного обслуживания системы КВ-связи позволяет повысить вероятность безошибочного приема сообщений с 46-54Х до 84-90%. Методика прогноза МНЧ, основанная на коррекции глобальной модели ионосферы дает в 4.5 раза меньшую ошибку, чем метод долгосрочного прогноза. Кроме того работа системы КВ-связи с ЛЧМ-ионозондом дает значительную экономию в энергетических затратах.

3 третьем разделе рассмотрены экспериментальные результаты исследования влияния ионосферных возмущений разной природы на дальнее распространение КВ. Анализировались эффекты, связанные с возмущениями, возникающими в ионосфере при прохождении терминатора, с солнечным затмением, с вариациями магнитного поля Земли, с воздействием на ионосферу мощным вертикальным радиоизлучением. Практическое значение этой проблемы обусловлено необходимостью

уточнения характеристик радиоволн при дальнем распространении для правильного выбора параметров современных систем КВ-сеязи.

В подразделе 3.1 на основе выполненного обзора литературы сделан анализ современного состояния проблемы дальнего распространения радиоволн и влияние на него возмущений ионосферы. Показано место проведенных исследований. В частности показана проблема определения преобладающего механизма (скачковый, рикошетирующий, еолноводвый) распространения кругосветного сигнала на трассах близких по направлению к линии терминатора, механизма дальнего распросгграи-енкя КВ лучом Педерсена, а такаю проблема определения частотло-временных характеристик волноводяых мод и условий захвата радиоволн £ РЕ-волновод.

В подразделе 3.2 приведены параметры сети станций ИЗ ионосферы, с помощью которой получены экспериментальные результаты. Исследования КС проводились с более высотой чем раньше разрешающей способностью по задержке сигнала. Передающие пункты зондирующей сети станций располагались в г.Хабаровске, г.Иркутске, г.Йошкар-Оле, г.Душанбе, а приемные: в г.Йошкар-Оле, г.Киеве, г.Мурманске, г.Нижнем Новгороде, п.Темрюке. Трасса г.Хабаровск -г.Н.Новгород была выбрана для исследования условий волноводного механизма распространения КС, т.к. в определенное время суток направление трассы составляло малый угол (несколько градусов) с направлением терминатора. Географическое положение трассы г.Душанбе - "Сура" - г.Киев позволило исследовать частотные характеристики ракурсного рассеяния двух- и трехскачковых мод сигнала, т.к. приемный пункт находился в ракурсной зоне этих мод. По этому же принципу было выбрано расположение приемного пункта в п.Темрюк для трассы г.Хабаровск - "Сура" - п.Темрюк в экспериментах по определению частотно-временных характеристик волноводных мод и условий захвата в ,СЕ-волновод. Использование трасс г.Иркутск -г.Н.Новгород и г.Иркутск - г.Йошкар-Ола позволило наблюдать эффект воздействии солнечного затмения на ионосферу над труднодоступным регионом России.

В подразделе 3.3 приведены результаты исследования преобладающих механизмов распространения КС на трассах, проходящих вблизи линии терминатора и частотно-временных характеристик кругосветных сигналов. Благодаря высокой разрешающей способности ЛЧМ-ионозонда обнаружена критическая частота ионосферного волно-

¡ода {VI6-17МГц, разделяющая области отрицательной и положитель-юй производной задержки. С помощью математического моделирования распространения КС показано, что низкочастотная ветвь КС (Мк) Армируется преимущественно волноводными модами, а высокочастотная зетвь (Г>ГК) - скачгавыми и рикошетирующими модами. Установлено также, что для КС оптимальными являются трассы, составляющие с терминатором угол «~5-15°. В период ьысокой солнечной активности, в спокойных геофизических условиях, диапазон частот КС составляет величину ДГ->14-28 МГц. Если угол между трассой и ■герминатором равен а~5-7°. то КС, в основном, распространяется скачками. Для углов й~10-15°, складываются оптимальные условия распространения комбинированным способом. При этом значительную часть пути КС проходит в мелелоэвом РЕ-канале. Захват и е-ыход из Р£-канала осуществляется за счет рефракция радиоволн на градиентах электронной концентрации. При дальнейшем увеличении угла а возрастает степень неоднородности трассы и заметно ухудшаются условия распространения КС. Прием КС прекращается при а>25-30°.

В подразделе 3.4 приведены результаты исследования характеристик волноеодных мод сигнала и условий рефракционного захвата КБ в РЕ-канал. -Эти исследования стали возможными, благодаря предложенному Б.П."рядовым методу, основанному на выводе волноводных мод на поверхность Земли за счет ракурсного рассеяния радиоволн на искусственных ионосферных неоднородности*, возбуждаемых на высотах волновода мощным радиоизлучением стенда "Сура". В 3.4.1 приведены результаты экспериментов по локализации области искусственного ионосферного возмущения. Показано, что она по форме близка к диску с размерами 30км по верти;сали и 80км по горизонтали. В 3,4.2 содержатся результаты экспериментального исследования частотных характеристик ракурсного рассеяния двух- и трехскачко-вых мод сигнала, попадающих в область искусственного ионосферного возмущения, необходимые для выделения эффектов ракурсного рассеяния волноводных мод. Показано, что метод математического моделирования ионограмм ракурсных мод хорошо описывает экспериментальные данные. В 3.4.3 приведены результаты экспериментов по исследованию характеристик волноводных мод. На основе анализа экспериментальных данных и математического моделирования распространения КВ с учетом ракурсного рассеяния на искусственных ионосферных не-однородностях установлено, что ракурсная мода имеет диапазон час-

тот ДГ~1-6МГц, а ее МНЧ на 1-2МГц превышает МНЧ скачковой моды, рефракционный захват в волновод на частотах выше МНЧ скачковой моды имеет место при значениях отрицательного градиента критической частоты f0F2 меньше -0.2-1СГ2МГц/100км. Энергетика волновод-ных мод зависит от гео/иойосферных условий. Она достаточно высокая для практического использования эффекта управления волновод-ным распространением при Кр~1-2 и в случае, когда отсутствуют отрицательные ионосферные возмущения.

В подразделе 3.5 исследуется относительная роль регулярной и неоднородной структуры ионосферы при дальнем распространении КБ лучом Педерсена. Эксперименты на многсскачковых радиотрассах подтвердили, что в условиях спокойной ионосферы частотный диапазон Afp контролируется регулярным распределением электронной концентрации. Установлено, что в периоды магнитных возмущений Afp определяется неоднородностями, усиливающимися в это время. Делается вывод о возрастающей роли флуктуирующего волновода на удержание луча. Обнаружена значимая корреляция между Кр и Мр и временное запаздывание между . вариациями этих величин для трассы г.Хабаровск - г.Йошкар-Ола и отсутствие таковых для трассы г.Хабаровск - г.Мурманск. Высказано предположение, что с возмущением магнитного поля в начале происходит возмущение электронной концентрации в полярных областях, которое затем распространяется на средние широты. Оценена скорость распространения возмущений, которая оказалась равной 200-300 км/ч.

В подразделе 3.6 рассмотрен эффект влияния на частотный диапазон распространения КВ солнечного затмения 22 июля 1990г. с фазой 0.5-0.7. Экспериментально установлено, что при этом диапазон частот всех мод сигнала уменьшался на 12-13%. Применение математического метода решения обратной задачи (восстановления профиля электронной концентрации N(h) в средней точке трассы) показало, что б период затмения N(h) в F-области уменьшалась на 6-8%. Сравнение вариаций МНЧ и ННЧ позволило заключить, что N(h) в нижней ионосфере уменьшалась более значительно.

В Заключении сформулированы основные результаты работы.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. В лучевом приближении получена зависимость между потенциальной разрешающей способностью ЛЧМ-ионозонда по времени группового запаздывания и параметром ионосферного КВ-канала-его полосой когерентности. На основе математического моделирования и выполненных экспериментов показано, что для трасс большой протяженности (ЗШ,7Мм) для мод 2F2 и 3F2 ПРС в диапазоне частот от ННЧ до (0.9-0.98)МНЧ не менее 10 мкс. Разработано новое устройство синтезатора ЛЧМ-сигнала, завиденное авторским свидетельством на изобретение, позволяющее реализовать в ионозонде инструментальную разрешающую способность равную 10 мкс.

2. Экспериментально установлено, что для трасс большой протяженности при разнесении приемных пунктов ка 1.4 Мм поперек трассы коэффициент пространственной корреляции МНЧ составляет Рмн4*0.77, а ННЧ рш,ч*0.84. При разнесении приемных пунктов вдоль трассы (на 1.4 Мм) рмНч*0.93-0.98, а рНнч*0.7-0.8. Ошибка экстраполяции МКЧ по методу линейной регрессии на расстояние 1.4 Мм в первом случае равна 5%, а во втором - 5-10%. Метод коррекции глобальной модели дает ошибки зтетрапсляции около 3-4%, в обоих слу-ч.чях.

2. Экспериментально показано, что пр!шенение ЛЧМ-зонда в частотно-адаптивной системе КВ-связи приводит к резкому увеличению надежности связи (вероятность безошибочного приема сообщений повышается с 46-54% до 84-90%).

4. Экспериментально установлено, что на трассах большой протяженности частотный диапазон луча Педерсена связан с уровнем магнитной активности. Показано, что данный эффект обусловлен образованием флуктуационного волновода, способствующего удержанию луча. На основании данного эффекта определено, что сначала магнитного возмущения происходит возмущение электронной концентрации в северных широтах, которое затем со скоростью 200-300 км/ч распространяется на средние широты.

5. Впервые экспериментально исследованы частотно-временные характеристики волноводных мод распространения КВ, спускаемых на Землю за счет ракурсного рассеяния на искусственной ионосферной турбулентности, возбуждаемой на высотах волновода мощным КВ - излучением. Установлено, что ракурсная мода имеет диапазон час-

тот ñf~l-6MTn, а ее МНЧ на 1-2МГц превышает МНЧ скачковой моды. Рефракционный захват радиоволн в FE-волновод эффективен, когда градиент критической частоты F-слоя вдоль трассы составляет минус 0.02 МГц/100км. Вывод из ионосферного волноводного канала за счет ракурсного рассеяния эффективен в условиях спокойной ионосферы (Кр~1-2).

6. Впервые при зондировании кругосветной трассы, проходящей вблизи терминатора, обнаружена критическая частота Гк-1б-17МГц, разделяющая области отрицательной и положительной производной задержки КС (на частотах f<fK йЬГр/^*минус100мкс/МГц, а на частотах f>fK dtrp/d.f^O мкс/МГц). Методом математического моделирования показано, что сигналы с отрицательной производной задержки формируются преимущественно всшюводными модами распространения, а сигналы ^положительной производной задержки - рикошетирующими и скачковыми модами.

7. Экспериментально определено, что в период солнечного затмения с фазой 0.5-0.7 на трассе 0-4Ш МНЧ моды 1F2 уменьшается на 3-4%, моды 2F2 - на 5-7%, и моды 3F2 - на 5-8%, а ННЧ - на 5-9%, 16-18% и 4-8% соответственно. С помощью численного моделирования показано , что вариации МНЧ связаны с уменьшением электронной концентрации в F-слое ионосферы на 5-3%.

СПИСОК РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Иванов В.А., Рябова Н.Б., Рябов И.В., Урядов В.П., Шумаев В.В. Исследование влияния искусственного ВЧ нагрева на дальнее распространение КВ// в кн. Математические модели ближнего космоса (2-ое Всесоюз.совещ.), МГУ, М., 1990, с,54-55.

2. Иванов В.А., Рябова Н.В., Рябов И.В., Урядов В.П., Шумаев В.В. . Сеть станций НЗ ионосферы. Сетевой ЛЧМ-ионозонд// В кн. Распространение радиоволн и проблемы радиосвязи ДКМВ-диапазо-на.(Межвед.научный семинар) Н.Новгород, 1991, с.25.

3. Boguta N.M., Ivanov V.A., Maksimov V.S., Ryabova N.V., Shumaev V.V., Uryadov V.p. Research of ionoshere artifical HF heating effect on SW propagation on long paths//Proceeding of the III Surdal URSI Symposium on Modification of the Ionosphere by Powerful Radio waves (I SIM-3), Moscow, 1991, p.37-42.

4. Иванов В.А., Рябова H.B., Рябов И.В., Урядов В.П., Шумаев

B.B. Автоматизированный ЛЧМ-комплекс в сети станций наклонного зондирования. Результаты диагностики естественной и модифицированной ионосферы// Препринт N 323, НИКСИ, Н.Новгород, 1991, 55с.

5. Брынько И.Г., Иванов В.А., Носов В.Е., Мозеров Н.С., Рябова Н.В., Рябов И.В., Урядоз В.П., Шумаев В.В. Эффект солнечного затмения 22 июля 1990г. на среднеширотных трассах протяженностью 4 Ш// Геомагн. и аэрономия, 1992, N1, с.164-166

6. Ivanov V. А., RyabovaN.V., Uryadov V.P., Shumaev V.V. HF ducting control due to modification of the ionosphere by powerful radiation.//International Symposium on Antennas and Propagation, Sapporo Japan, 1992

7. Иванов В.Д., Максимов B.C., Рябова H.B., Урядов В.П., Шумаев В.Е. Диагностика ионосферы с помощью сети станций наклонного ЛЧМ-зондирования //в кн. Распространение радиоволн в авроральной ионосфере, ПГИ.РАН, Апатиты, 1992, с.69-80

8. Иванов В.А., Рябова Н.В., Урядов В.П., Шумаев В.В. Экстраполяция на соседние KB-линии максимально наблюдаемых частот по данным сети станций НЗИ//в кн. 48-ая Научная сессия посвященная Дню радио, РНТО РЭС им.А.С.Попова, М. 1993, с.93-94

9. Иванов В.А., Рябова Н.В., Урядов В.П., Шумаев В.В. Исследование пространственной корреляции МНЧ на среднеширотных трассах// XVI! конференция по распространению радиоволн, Ульяновск, 1993, с.37

10. Иванов В.А., Максимов В.С., Рябова Н.В., Урядов В.П., Шумаев В.В. Диагностика кольцевого ионосферного КВ-канала с помощью ЛЧМ-ионозонда// Геомагнетизм и аэрономия, 1993, N4, с.184-188

11. Ерухимов Л.М., Митяков H.A., Иванов В.А., Рябова Н.В., Урядов В.П., Шумаев В.В, Управление дальним распространением KB за счет модификации ионосферы мощным радиоизлучением// Препринт N373, НИРФИ, Н.Новгород, 1993, 12с.

12. Иванов В.А., Шумаев В.В., Рябова Н.В., Урядов В.П., Нога Ю.В., Богута Н.М. Использование ЛЧМ ионозснда в адаптивной системе KB радиосвязи //Радиотехника, 1993, N4, с.77-79

13. Рябова Н.В., Урядов В.П. Трансэкваториальное распространение KB : моделирование ионосферных и магнитосферных сигналов //Препринт N372, НИРФИ, Н.Новгород, 1993, 12с.

14. Ерухимов Л.М., Костромин В.Д., Максимова B.C., Иванов

В.А., Рябова Н.В., Урядов В.П., Шумаев В.В. Управление волновод-ным распространением коротких радиоволн за счет модификации ионосферы мощным радиоизлучением //Изв.вузов. Радиофизика, 1993, т.36," N5, с.390-397

15. Рябова Н.В., Рябов И.В., Урядов В.П. Цифровой синтезатор частот //Авт.свидет-во N1774464

16. Иванов В.А., Морозов К.К., Рябова Н.В., Шумаев В.В., Колчев А. А. Влияние искажений з ионосферном КВ-канале на оптимальную обработку широкополосных сигналов //Препринт N64/1, Марии, Йошкар-Ола, 1993, 52с.

17. Игнатьева И.¡0., Рябова И.В., Угриновский В.А., Урядоэ В.II. Моделирование траксэкваториального распространения коротких радиоволн //Геомагн. и аэрономия, 1993, N6, с.126-131

Л № 020302 от 28.II.9I г. Подписано в печать 4.10.94. Формат 60 х 84/16. Усл. печ. л. 1.0. Печать офсетная. Тираж 100 экз. Заказ № 1310.

Отдел оперативной полиграфии Марийского политехнического института. 424006. Йошкар-Ола, ул. Панфилова, 17.