Файл: Филипп, Н. Д. Рассеяние радиоволн анизотропной ионосферой.pdf

на

рис.

51, 52.

Если

учесть тонкую структу­

ру

сигнала (на глубо­

кие

замирания

часто­

той

2-12

Ец

наклады­

ваются болѳе

быстрые

и менее глубокие флук­

туации),

то и

распре­

деление

мощности

зами­

раний амплитуды по ча­

'' ' 4» ___ I________I

стотам (рио.53,54)

так­

I . ■

, . I .

»

______і-------------------- ------- же

хорошо

описывает

О

0,04

0,08

0,12

0,16

Г,с

реальный

пипцѳсс.

Р и с / 52

Вклад

низкоча­

токорреляционной функции (3.19) или (3 .21), в

общій

баланс энер­

гетического спектра незначителен и, по-видимому,

представляет

интерес только для оценки дрейфовых движений

крупномасштабных

ctN/dF 10'3N0

c/n/ c/F IO~3Ng

ЦИИ

(3.19)

или (3 .2 1 ).Если экспериментальшѳ данные аппрокси­

мируются автокорреляционной

функцией

(3 .19), то для

энергети­

ческого спектра получаем

[120]

:

w(ß)=-Я г*Ѵ

ос

, (

>

р

J

cos 57т

)

=\v£cos^arc sin

Я

До ^ при

До

(3.27)

и W ( Q ) = 0

при 57. >

Я0

л г

Я.0

,где

Х >

~

2JräV

Распределение мгновенных амплитуд

/Уе-снгналпв диффузного

типа.

По экспериментальным данным построены графики

распреде­

ления значений мгновенных амплитуд как

интегральные,

так

и диф­

ференциальные. Экспериментальные гистограммы сравнивались

с раз­

личными теоретическими распределениями вероятностей -

ралеев-

ским,

-обобщенным рэлеевским,

нормальным и

нормально-логари^ми-

ческому оценивалась с помощью критерия

. Большинство

эм­

пирических кривых распределения мгновенных амплитуд близки

к

нормальному и нормально-логарифмическолу законам

распределения

вероятностей. Весьма редко амплитуды распределены

по рэлеевско-

щ закону, хотя параметр

ß

(для таких сигналов),

характери­

зующий степень

мутности,

очень часто равен нулю.

Для примера

(рис. 55, 56)

приведены распределения

амплитуд

одновременно при­

нятых квазияепрерывяых сигналов на частотах 44 и 74 МГц

(авто­

корреляционные функции и спектральные плотности которых

пред­

ставлены соответственно на рисунках 51

и 53).

Здесь

же

пред-

Р[щ<и*щ+,]

•ставлены

законы

распре­

деления: нормаль'тый (I),

нормально-логарифмичес ■

кий (П)

и

обобщенны'*

рэлеевский (Ш). Для диф­

фузной части

длительных

вспышек характер

распре­

деления амплитуд

такой

же.

Н е к о т о р ы е

в ы в о д ы .

Сравнение

Р и с . 56

характера

замираний уров­

ня

сигналов

НЕ- рас­

сеяния

и обычного некогѳрѳнтного рассеяния

при дальнем

рас­

пространении ультракоротких радиоволн

показывает

их явное раз­

личие,

проявляющееся, в первую очередь, в

глубине и

частоте

замираний. Глубина быстрых замираний

значительно

больше" при

ңе-рассеянии. Выше указывалось, что

отношение

Öu / Ü

дости­

гает 0,7

- 0,8, а величина отношения

Umax

/ и тш-

в

пределах

ионосферном рассеянии" на "длине радиоволны 6 м

частота

быстрых

замираний амплитуды варьирует от 0,2 до 5 Гц,

[81,

І2 І],

а

при

НЕ-рассеянии на частоте 74 МГц она достигает 40 -

45 Гц,

т .е .

почти на порядок выше.

вой фазе существования),

также ниже, К тому же структура

зами­

раний иная [ 41 3 . Отсюда можно заключить, что

наряду с

тур­

булентными движениями

мелкомасштабных неоднородностей и дрей­

фом крупномасштабных анизотропных ионосферных

образований,

обу­

сигнала

/-^-рассеяния

вносят

и

другие

типы движения зарядов

(электронов).

Спектры замираний амплитуды рассматриваемых сигналов более

близки к аналогичным спектрам некоторых авроралъных

радиоотра­

жений и к радиоотражениям от поленаправленных

неоднородностей

ионосферы в

экваториальном районе С12 3 .

іЗ целях уточнения вклада

различных

движений

отражающих

центров в формирование рассеянного сигнала представляет

инте­

рес исследование частотного спектра, рассеянного сигнала.

Экспе­

римент по качественному

выявлению

допплеровского сдвига часто­

ты

НЕ-сигнала при рассеянии вперед на волне

в 200

МГц

описан

в [60 3 . Исследователи

осуществляли

одновременную

регистрацию

сигналов на двух

приемных трактах,

из

которых

один настраивал­

ся на частоту передатчика, а другой

-

на

частоту, отличную от

частоты передатчика на

+ 5 кГц

(при полосе пропускания

прием­

ного

тракта

в 1,5

кГц)

и + 2 кГц

(при полосе

пропускания

при­

[603 видно, что цриемник, настроенный на частоту

передатчика,

хорошо регистрировал сигналы на всех этапах их прохождения,

за

исключением начального. Приемник, расстроенный на

+ 5 кГц,

не

ные во втором приемном тракте в момент появления вспышек,

обу­

словлены допплеровскими сдвигами, отраженными от

головной части

метеорного следа,

обусловливающего впоследствии

Н£- рассея­

ние. На частоте 50

МГц при

метеорном рассеянии

вперед на

трас­

се длиной в 1000 т

максимальное допплеровское смещение

может

быть порядка 5 кГц [4 1 ] .

Допплеровский сдвиг частоты

в

не -

сколько тысяч Гц в

начале

появления всгшшкообразных

Н£- сиг-

роду. В остальные фазы

прохождения Не -сигнала

допплеровский

сдвиг частоты

меньше 1,5

кГц.

Отметим [60 ] ,

что допплеровские

сдвиги частоты

имели как

положительные,

так

и

отрицательные

значения.

Проведенные нами эксперименты [.89 ]

в

режиме

непрерывного

излучения на частоте 74

МГц

обнаружили

для

квазинелрерывннд

сигналов допплеровские

уширения спектра вверх и вниз

до

200-

300 Гц. Такое уширение

спектра соответствует лучевым

скоростям

отражательных

центров

порядка 800-1200

м /с,

если

это

уширение

связано с допплеровским

сдвигом. Данные

скорости

превосходят

ров

[

50 ] , определяемых,

в частности, по наблюдениям за

мете­

орными следами

[41, ІІ5 ] .

Типичная скорость .дрейфа метеорных

следов

составляет около 25

м /с,

что вызывает смещение частоты

на

18

Гц при частоте 50 МГц для

случая обратного рассеяния

и

несколько меньше в случае рассеяния вперед.

Определение

средней турбулентной скорости мелкомасштабных

ного образца записи показало, что большинство из них

лежит

в

пределах

от 10 до 25 м/с

[ 9 5 ] .

Это значительно

ниже

скорости

движений

отражающих центров,

найденных по

уширениго и

сдвигу

спектра рассеянной волны .

Видимо,

в данном

случае-на рассеян­

ный сигнал

влияют различные

отражающие

центры.

Вероятно,

IQ-

25

гд/с — это скорости,

характеризующие

турбулентное

движение

мелкомасштабных

неоднородностей

и

дрейфы

крупномасштабных

"облаков"

ионизации,

вызванные

поносфертм

ветрами,

в

то

время

как

скорости

порядка

сотен

м/с связаны с ре­

гулярными движениями электронов.

Напомним, что при

аврораль­

ных радиоотражениях Также

выявляется двойственный характер дви­

жений

отражающих центров.

Так, Боулз [ 4 4 ] ,

используя

радиоло­

катор на частоте 50 МГц,

определил допплеровский

спектр

авро-

ральных радиоотражений

порядка

+ 200 Гц

(и

более), что

соот­

ветствует лучевым

скоростям

отражающих

центров

в

пределах

+

600

м /с,

заметно отличающихся от

скорости дрейфа

ионизиро­

ванных

облаков.

На различных частотах смещение и уширение спектра

обычно

одного

и того же порядка и пропорциональны излученной

частоте

[ 5 ] .

Отсюда следует,

что

изменения спектров рассеянных радио­