Файл: Курганов Р.А. Прогнозирование наклонного рассеивания радиоволн метеорными ионизациями.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 21.06.2024
Просмотров: 71
Скачиваний: 0
Глава I. ЧИСЛЕННОСТЬ И ДЛИТЕЛЬНОСТЬ РАДИОСИГНАЛОВ, РАССЕЯННЫХ МЕТЕОРНЫМИ ИОНИЗАЦИЯМИ
§ 1.1. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ЧИСЛЕННОСТИ И ДЛИТЕЛЬНОСТИ МЕТЕОРНЫХ РАДИООТРАЖЕНИЙ
1.1.1. Обзор |
работ по исследованию |
|
численности |
|||||||||||
и длительности |
метеорных |
радиоотражений |
||||||||||||
Исследованию |
числа |
отражений, |
зарегистрирован |
|||||||||||
ных за единицу времени |
(численности), |
N и их |
дли |
|||||||||||
тельности X посвящено |
большое |
количество |
работ. |
|||||||||||
Однако, |
|
в основном, |
в этих |
работах |
исследуются не |
|||||||||
законы |
распределения |
УѴ и т, |
являющихся |
случай |
||||||||||
ными величинами, |
а их средние |
значения |
и зависи |
|||||||||||
мость средних значений от уровня |
|
регистрации, |
||||||||||||
длины волны, времени суток и года. |
|
|
|
|
|
|
||||||||
Пороговая |
зависимость численности |
определяется |
||||||||||||
соотношением |
—— = (•—L ) |
и, где ѴхІІг |
— уровни ре |
|||||||||||
гистрации, Nu |
N2 |
— число метеорных |
|
отражений, ам |
||||||||||
плитуда |
|
которых |
превышает |
данный |
уровень |
реги |
||||||||
страции. |
|
Полученные в эксперименте |
для |
трасс |
раз |
|||||||||
личной |
длины и различной |
частоты |
|
радиоизлучения |
||||||||||
значения |
показателя |
пороговой |
зависимости |
числен |
||||||||||
ности KN |
для уровней, |
соответствующих |
регистра |
|||||||||||
ции на |
трассе |
в точке |
наивысшей |
чувствительности |
недоуплотненных метеорных следов, имеют величину от — 1 до — 2 [45—51] и уровней, соответствующих регистрации переуплотненных следов —около —4 [47]. Глубина суточного хода численности характеризуется отношением максимума к минимуму регистрируемой
12
на |
протяжении |
суток численности, |
имеющим |
вели |
||
чину 5—7 [45, 46, 49—53]. Глубина |
сезонного |
хода |
||||
численности, |
характеризуемая |
отношением максимума |
||||
к |
минимуму |
среднесуточной |
численности, около 3 |
|||
[49, 50, 51, |
53, |
54]. Частотная зависимость числен- |
||||
ности |
|
характеризуется коэффициен |
том KN , имеющим величину 2,5—4 [48, 55, 56].
Экспериментально исследованное распределение численности отражений в пределах одних суток под чиняется закону Пуассона [57—66], а распределение численности отражений, зарегистрированных за дан ный час от суток к суткам — псевдорелеевскому [65] или отрицательно — биномиальному закону [67]. Рас пределение интервалов времени между отражениями аппроксимируется экспоненциальным законом Р(/„) =
— е ' п , где — средний интервал времени между отражениями [47, 49, 52]. В результате теоретических исследований получены значения показателя порого вой зависимости численности KN —— I [55] и К», =
|
|
и |
и |
= 1 — s, где |
s = 2,5 [68, 69] |
для |
недоуплотненных |
следов и /С |
= — 4 [55] и |
=4(1—я) [68, 69] для |
переуплотненных следов. Влияние дискретности от счета времени на закон распределения интервалов времени между отражениями и вероятность перекры тия отражений в"о времени теоретически рассмотрены Г. Н. Глазовым [70, 71].
Экспериментальные исследования средней дли тельности метеорных радиоотражений, т. е. средней длительности превышения отраженным сигналом по рогового уровня показали, что в исследованном диа пазоне минимально регистрируемых электронных плот ностей 0,5* 1013 — 1014 эл/м средняя длительность отражений не зависит от уровня регистрации. Полу ченные значения показателя Kz пороговой зависи-
с
13
|
|
|
|
А* |
|
мости средней длительности |
— = ( — - ) |
7U |
лежат |
||
в интервале —0,-1 < Kz |
|
т2 |
V иг J |
|
|
<0,1 |
[46, |
49, 56] |
с наиболее |
||
вероятным значением Кх |
-= 0. Глубина суточного хода |
средней длительности около 1,5 максимумом в 18 я и минимумом в 6 f. Глубина сезонного хода средне суточной длительности порядка 1,5 с максимумом в августе и минимумом в марте [50, 54]. Экспери ментально измеренный показатель Кх частотной за-
|
|
АГт |
|
висимости |
средней длительности — = Г — ^ |
имеет |
|
|
Ч |
\ h J |
|
величину |
1,2—2,0 [48, 56, 72]. Интегральное |
распре |
деление длительности зарегистрированных за неко торое время отражений аппроксимируется экспонен-
той |
F(v) = e г* для |
отражений |
от недоуплотненных |
||||||
следов |
и |
обратностепенной функцией F (t) = |
x~k<-s~l) |
||||||
для |
отражений |
от |
переуплотненных |
следов [45, |
47, |
||||
52, |
56, |
70, |
73]. |
|
|
|
|
|
|
Теоретическое |
исследование |
закономерности |
из |
||||||
менения |
во |
времени |
амплитуды |
отражений в |
случае |
||||
разрушения |
метеорного следа |
под |
действием |
амби- |
полярной диффузии произведено в работах [31, 72, 74, 75, 76]. В результате исследований получено, что амплитуда сигнала, отраженного от недоуплотненного метеорного следа, в данном случае должна уменьшаться по экспоненциальному закону U — AX
Х е х р ^ — — г д е А — максимальная амплитуда сиг нала, т — постоянная времени распада, обусловлен ного амбиполярной диффузией. Время существования отражения от переуплотненного следа Гп =1,1310~1 4 Х
Теоретическая плотность распределения длитель ности превышения порогового уровня сигналами, отраженными от недоуплотненных метеорных следов, получена О. И. Бельковичем [77] в виде p(t) = (s—1)Х
14
|
|
-0,5 |
|
3 ( 5 - 1 ) |
X |
о |
|
ехр |
|
|
2 |
|||
|
|
|
где т0 — постоянная времени распада следа от мете
ора с минимальной регистрируемой массой.
В работе [78] произведена теоретическая оценка влияния эффектов рекомбинации, прилипания и тур булентности атмосферы на ограничение длительности отражений и получена функция распределения дли тельности отражений от переуплотненных следов
-f ( * - D
ввиде F{t)—t для длительностей і<5 сек,
при которых |
ограничения |
еще |
не |
проявляются и |
|||||||
в виде |
F{t) = Гкі(3~г), |
|
где kz — 3—4,5 для |
длитель |
|||||||
ностей, |
при которых |
существенно |
действие |
ограни |
|||||||
чений. |
|
степени |
ограничения |
длительности |
|
отра |
|||||
Оценка |
|
||||||||||
жений от переуплотненных |
следов |
эффектом |
реком |
||||||||
бинации |
электрически |
заряженных |
частиц |
следа |
про |
||||||
изведена |
также в |
работе |
[79], |
где показано, |
что |
||||||
рекомбинации |
практически |
не вызывают ограничения • |
длительности отражений. На основании теоретиче
ских |
оценок и |
сопоставления |
их с эксперименталь |
|
ными |
данными |
в исследованиях [35, 78, |
80, 81, 82] |
|
сделан вывод, |
что основным |
эффектом, вызывающим |
||
существенное |
ограничение длительности |
отражений |
||
больше 5-ти секунд, является |
прилипание. |
Действие |
турбулентности атмосферы значительно менее суще ственно [80, 82, 83], так же как и действие эффекта фотоотлипаний, существующего в дневное время [82].
Одним из параметров, характеризующих метеорное распространение радиоволн, является суммарная дли тельность превышения метеорными отражениями по рогового уровня за один час Г., == TV- х или относительное
т |
|
время превышения за час ч\ = —^~. , называемое |
коэф |
фициентом заполнения. Пороговая — = |
и ча- |
Т\2 |
|
коэффициента запол-
15
нения определяется коэффициентами, равными сумме соответствующих коэффициентов для численности и средней длительности К =KN +KZ , Kv = KN + К, .
[46, 48, 49, 52, 56]. Суточный и сезонный ход коэф фициента заполнения определяется ходом числен ности и средней длительности метеорных радиоотра жений [46, 49, 50, 52, 54, 56].
1.1.2. Результаты экспериментального исследования численности и длительности метеорных радиоотражений
Цель проведенных экспериментальных исследова ний [84, 85] заключалась в определении параметров метеорного распространения радиоволн, необходимых для построения методик прогнозирования, контроля результатов прогноза, а также контроля устойчивости
полученных |
экспериментальных |
данных путем |
сопо |
||||||||
ставления с полученными |
ранее в |
других |
исследова |
||||||||
ниях. |
|
|
|
произведены |
на |
2-х |
ортогональных |
||||
Исследования |
|||||||||||
трассах |
разной |
длины. |
Опытно-эксплуатационная ме |
||||||||
теорная |
трасса Министерства связи КН длиной |
||||||||||
1500 км |
ориентирована |
по меридиану. |
Географическая |
||||||||
широта |
средней |
точки |
трассы ср0 = |
62,5°. При |
измере |
||||||
ниях на |
трассе |
работали |
передатчики |
немодулиро- |
|||||||
ванного |
излучения |
мощностью |
1—2 кет |
на частоте |
|||||||
44 мггц. |
Передача |
и прием сигналов |
осуществлялись |
||||||||
синфазными |
двухэтажными |
антеннами |
с двумя |
семи- |
элементными полотнами типа волновой канал в этаже (2 X 2Ш7—>2 X 2Ш 7). Амплитудно-временные характе ристики принятых радиосигналов после усиления
приемником Р250 |
с УКВ-конвертором |
регистрирова |
||||||
лись на фотоиндикаторе с непрерывной |
протяжкой |
|||||||
пленки |
и самописцах. |
метеорная |
трасса |
СН |
длиной |
|||
Экспериментальная |
||||||||
930 км |
ориентирована |
по параллели. |
Географическая |
|||||
широта |
средней точки трассы ср0 |
= |
67,5°. |
При изме |
||||
рениях на трассе работал передатчик немодулирован- |
||||||||
ного излучения |
мощностью 0,5 |
кет |
на |
частоте |
||||
46 мггц. |
Передача и прием радиосигналов |
осуществ |
||||||
лялись |
двухэтажными |
синфазными |
антеннами |
с одним |
16