книги из ГПНТБ / Курганов Р.А. Прогнозирование наклонного рассеивания радиоволн метеорными ионизациями

антенн типа ІШ5 во всех трассах искажения не суще­ ственны.

Для трасс любой длины и любой частоты радиоиз­ лучения расчетное распределение численности по ази­ муту подчиняется псевдорелеевскому закону с пара­ метром k — 2,b при верхней <?% границе критерия соответствия ~/.2q% >30%. Распределение численности по углу места подчиняется псевдорелеевскому закону с параметром k = 3 при верхней q% границе критерия соответствия /2<7% > 80%.

Прогнозируемые средние значения азимута и угла места совпадают с измеренными на соответствующих трассах с погрешностью менее 10%. Прогнозируемые значения показателя k псевдорелеевского закона рас­ пределения численности по азимуту и угл у места не­ сколько превышают экспериментально измеренные, причем степень превышения возрастает с уменьше­ нием средних значений азимута и угла места, т. е. для длинных трасс. Это является следствием увели-

паратурной погрешности измерения углов прихода. Экспериментальный и расчетный суточные хода

ние расчетных данных от экспериментальных обус­

130

Рис. 47.

Услоонте одозна*

?

II I

WO WO /500 /700 /900 2/001

Рис.

Глава III. КОРРЕЛЯЦИОННЫЕ СВОЙСТВА СИГНАЛОВ МЕТЕОРНОГО РАСПРОСТРАНЕНИЯ РАДИОВОЛН ПРИ ПРОСТРАНСТВЕННОМ РАЗНОСЕ ПРИЕМНЫХ ПУНКТОВ

§ 3.1. ОБЗОР ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ И ТЕОРЕТИЧЕСКИХ РАБОТ ПО ИССЛЕДОВАНИЮ КОРРЕЛЯЦИИ МЕТЕОРНЫХ РАДИООТРАЖЕНИЙ ПРИ ПРОСТРАНСТВЕННОМ РАЗНОСЕ ПРИЕМНЫХ ПУНКТОВ

Зеркальность отражения и конечность скорости пролета метеорной частицы обусловливают чрезвы­ чайно высокую степень скрытности и помехоустойчи­ вости систем метеорной связи. При удалении допол­ нительного пункта приема от основного всего на 10 км в направлении, перпендикулярном линии трассы длиной 1000 км, принимается всего лишь 50% инфор­ мации, полученной основным приемным пунктом. Фи­ зические основы этого заключаются в том, что тре­ бование зеркальности (касания к зеркальным эллип­ соидам) для данного следа удовлетворяется на основ­ ной и „смежной" трассе в точках, удаленных друг от друга на расстояние нескольких десятков или сотен километров при значительном разносе по высоте. Но, во-первых, ионизация распределена вдоль следа не­ равномерно, (кривая ионизации, Герлофсона одномодальна) и ионизация, достаточная для отражения в этих, столь далеких зеркальных точках следа сигна­ лов, превышающих пороговый уровень в пунктах приема, может быть создана лишь редко падающими метеорами очень больших масс. Во-вторых, необ­ ходимо, чтобы в зеркальной точке, которую метеор­ ная частица пролетела, первой, объемная электронная плотность следа, распадающегося вследствие амбиполярной диффузии и прилипания частиц, была доста­ точна для отражения сигнала, превышающего порого-

134

вый уровень и через время t0 = — , в течении кото-

V

рого частица, летящая со скоростью ѵ, пройдет расстояние /0 до второй зеркальной т.очки. Так как первой всегда пролетается точка, расположенная на большей высоте Л, где коэффициент амбиполярной

основные параметры метеорного распространения ра­ диоволн: часовое число и коэффициент заполнения, характеризуется коэффициентом корреляции, равным отношению часового числа метеорных радиоотраже­ ний, зарегистрированных одновременно на обоих при­ емных пунктах N'', к часовому числу N, зарегистри­ рованному в основном, /С= — %, и коэффициентом

совпадения М%, равным отношению суммарной дли­ тельности одновременного превышения отраженным сигналом порогового уровня в обеих приемных пунк­ тах Т' к суммарной длительности Т превышения сигналом порогового уровня на основном приемном

заполнения для совпадающих следов.

Величина коэффициента совпадения определяет ве­ личину потери времени передачи информации при раз­ несении пунктов приема и передачи на одном конце линии метеорной радиосвязи, работающей по кольцу, характеризует скрытность и помехозащищенность ме­ теорных радиотрасс и одновременно определяет вели­ чину выигрыша в случае применения сдвоенного при­ ема на пространственно разнесенные антенны.

В работе *[П5] приведены результаты измерения коэффициента корреляции на частотах 23, 46, 92 мггц на трассе Стенфорд (Калифорния) — Солт Лейк Сити длиной 960 км в период с 22 по 28 августа 1954 г. Регистрация амплитудно-временных характеристик ме­ теорных радиоотражений от 2-х разнесенных передат­ чиков на 2-х канальный самописец производилась в

135

Стенфорде. Последовательно через каждые полчаса во время 7-ми ночей наблюдений в эфир давалось излучение передатчиков: мощности 0,75 кет на часто­

ков был расположен стационарно в Солт Лейк Сити. Местоположение другого передатчика изменялось пу­ тем перемещения на расстояние до 200 км вдоль ли­ нии трассы по направлению к Стенфорду и переме­ щения на расстояние до 80 км в направлении, пер­ пендикулярном линии трассы. Коэффициент корреляции метеорных радиоотражений определялся по формуле

С — С\ • С2

одновременного приема сигналов обоих передатчиков, Cj, С2— относительная длительность приема сигналов первого, второго передатчиков, С—наименьшая из

отраженных от одновременно существующих различ­ ных метеорных следов. Отмечается, что даже при ма­ лых (порядка 100 футов) разносах передатчиков коэф­ фициент корреляции принятых сигналов меньше 1. Это "объясняется различием в вертик: льных диаграм­ мах направленности передающих антенн, федингованием отражений и нестабильностью параметров при­ мененных передатчиков и приемников. Основным фактором является федингование отражений, т. к. при отбросе федингующих отражений, дающих 50% общей длительности, коэффициент корреляции возрастает с 78% до 90%. Одновременно отмечено, что федингующие отражения, наоборот, увеличивают значения коэффициента корреляции для больших разносов, т. к. отброс федингующих отражений в случае разноса пе­ редатчиков на 53 км уменьшает значение коэффи­ циента корреляции на частоте 46 мггц с 18,6 но 5,8%.

Вследствие применения на 3-х частотах антенн с разной высотой подвеса, освещающих различные

136

участки метеорной зоны ионосферы, полученные экс­ периментальные данные не могут быть использованы для установления частотной зависимости коэффициента корреляции. Уменьшение К с увеличением частоты от 46 до 92 мггц объясняется уменьшением процент­ ного вклада федингующих отражений, а не влиянием запаздывания появления отражений, особенно ощути­ мым на высокой частоте, где уменьшается средняя длительность отражений. Наблюдаемое уменьшение величины К с понижением частоты от 46 до 23 мггц объясняется малой высотой подвеса антенн для пере­ датчиков, работающих на частоте 23 мггц, приводя­ щей к перемещению максимума излучения с центра активных областей метеорной зоны ионосферы почти к зениту передатчика.

При допущениях: 1) равномерности геоцентриче­ ского распределения плотности радиантов спорадиче­ ских метеоров, 2) постоянства длины метеорных сле­ дов (25 км) с высотой средней точки 100 км над по­

пролета метеорами расстояния между зеркальными точками отражений — теоретическое значение коэффи­

пендикулярном к трассе направлении (рис. 57, 58)зна­ чительно выше экспериментально измеренных как самими авторами, так и другими исследователями [116, 117], что объясняется допущенным пренебрежением временем запаздывания образования отражений. Ладд [116] экспериментально исследовал корреляционные свойства метеорных радиоотражений при простран­ ственном, частотном и поляризационном разносе. Им получено, что значение коэффициента корреляции при разносе приемных антенн на расстояние до 1200Х, уменьшается до величины К= 0,9772 для отражений от недоуплотненных следов, К= 0,9488 для отраже-

137

пунктов и уровня регистрации. Измерения произведе­ ны на трассе длиной 900 км на частоте 48 мггц. Ста­ ционарный и передвижной передатчики работали в импульсном режиме с длительностью импульса 5 м сек,

канал", расположенные на высоте 1,5Х над поверх­

ристик принятых радиосигналов обоих передатчиков производилась на кинопленку шлейфовым осциллогра­

шению к стационарному. Установлено наличие не­ большого возрастания значений К и M с повышением уровня регистрации. Например, при разносе передат­ чиков на 20 км в направлении, перпендикулярном ли-

138

нии трассы, с повышением уровня регистрации с 10 до 20 дб над уровнем шумов величина коэффициента совпадения возрастает с 30 до 45%. Степень возрас­ тания К и M уменьшается со сближением передатчи­ ков. С целью проверки приведенных в [115] предпо­ ложений о причинах декорреляции сигналов при ма­ лых разносах на протяжении нескольких суток произ­ водился прием сигналов стационарного передатчика

о том, что основной причиной наблюдаемой декорре­ ляции сигналов при малых разносах является неиден­ тичность вертикальных диаграмм направленности пе­ редающих антенных систем. Полученная в экспери­ менте зависимость К и M от разноса передатчиков сравнивается с измеренной [115] и теоретической [115]. Отмечается хорошее соответствие экспериментальных зависимостей и значительное отличие их от теорети­ ческих.

Тржискова [118] определяет теоретическую вели­ чину выигрыша за счет применения сдвоенного приема на пространственно разнесенные антенны. Ею прини­ маются следующие упрощения:

1. Равномерное геоцентрическое распределение плотности радиантов спорадических метеоров.

2.Равномерное геоцентрическое распределение скоростей метеоров.

3.Пренебрежение временем пролета метеорами расстояния между зеркальными точками.

4.Постоянство величины минимальной регистри­ руемой электронной плотности для метеорных следов всех радиантов, регистрируемых в любой точке ме­ теорной зоны ионосферы.

5.Постоянство длины / метеорных следов (15 км).

6.Постоянство ионизации по всей длине следа.

7.Постоянство высоты точек отражения для трас­ сы со стационарным приемным пунктом.

8.Пренебрежение ослабляющим действием началь­ ного радиуса метеорного следа на амплитуду отра­ женных сигналов.

139