Способ определения высотного профиля электронной концентрации в искусственно возмущенной нижней ионосфере Советский патент 1990 года по МПК G01S13/95 

и синхронизатор 12, при.этом формирователь 9 содержит ключи 13 и 14, фа- зосдвигающие цепи J5 и 16, сумматор 17 и триггер 18.5

При определении высотного профиля электронной концентрации в искусственно возмущенной ионосфере, основанном на излучении в ионосферу последовательности линейно-поляризованных зон- 10 дирующих радиоимпульсов при воздействии на ионосферу возмущающим радиоизлучением с последующим измерением высотных профилей среднеквадратичных значений амплитуд двух магнитоионных 15 компонент зондирующих сигналов, обратно рассеянных естественными неод- нородностями электронной концентрации, по которым определяют высотный профиль электронной концентрации для 20 заданного высотного профиля частоты соударений электронов с молекулами, возмущение ионосферы осуществляют последовательностью радиоимпульсов, период следования которых совпадает 25 с периодом следования зондирующих радиоимпульсов. В последовательности зондирующих радиоимпульсов каждый радиоимпульс задержан на время Ј., относительно соответствующего радиоим- 30 пульса последовательности возмущающих радиоимпульсов, при этом длительность Ј2 возмущающих радиоимпульсов, период Т их следования, характерное время t релаксации, температуры элект- 35 ронов в нижней ионосфере и время t распространения зондирующего радиоимпульса до области рассеяния и обратно связаны следующим соотношением:

г 4+ t, Т - tt

При этом высотный профиль электронной концентрации в искусственно возмущенной нижней ионосфере определяют для заданного высотного профиля 45 частоты соударений электронов с молекулами, соответствующего невозмущенной ионосфере.

Указанные соотношения параметров

способа позволяют измерять высотные зависимости среднеквадратичных значений амплитуд обратно рассеянных зондирующих сигналов в паузах между возмущающими радиоимпульсами, т.е. в те моменты времени, когда величина электронной концентрации соответствует возмущенному состоянию ионосферы, а температура электронов релаксирует

5

05 0 5 0 5

0

5

0

до значения, соответствующего невозмущенному состоянию. Это исключает необходимость вычисления высотного профиля )2(h) частоты соударений электронов с молекулами, соответствующего возмущенной ионосфере, и исключает связанную с этим дополнительную ошибку определения N2(h).

Устройство, реализующее способ определения высотного профиля электронной концентрации в искусственно возмущенной нижней ионосфере, работает следующим образом.

На ионосферу воздействуют последовательностью возмущающих радиоимпульсов с периодом Т при скважности Т/ Сг , близкой к единице. Для этого формируют с помощью задающего генератора 1 непрерывный синусоидальный сигнал на частоте f , поступающий на передатчик 3. С помощью управляемого синхронизатором 12 передатчика 3 с антенной 5 излучают в зенит последовательность возмущающих радиоимпульсов.

Воздействие возмущающих радиоимпульсов на ионосферу приводит к повышению температуры электронов, которое сопровождается изменением электронной концентрации и увеличением частоты соударений электронов с молекулами. В паузах между возмущающими радиоимпульсами, которые существенно короче длительности последних, величина электронной концентрации не успевает существенно измениться, в то время как частота соударений электронов с молекулами релаксирует до значения, соответствующего невозмущенному состоянию, I

Излучают в ионосферу последовательность линейно-поляризованных зон- дируюших радиоимпульсов с периодом Т, При этом каждый радиоимпульс длительностью задержан на время С1 относительно соответствующего радиоимпульса последовательности возмущающих радиоимпульсов. Для этого формируют с помощью генератора 2 непрерывный синусоидальный сигнал на частоте f поступающий на передатчик 4. С помощью управляемого синхронизатором I2 передатчика 4 с антенной 6 излучают в зенит последовательность линейно- поляризованных зондирующих радиоимпульсов. Задержка такова, что обеспечивает излучение зондирующих радиоимпульсов в паузах между возмущающими радиоимпульсами (фиг.2).

Измеряют высотные профили средне- квадратических значений амплитуд двух магнитоионных компонент зондирующих сигналов, обратно рассеянных естественными неоднородностями электронной концентрации. Для этого принимают с помощью антенны 7, формирователя 9 поляризаций, управляемого синхронизатором 12, и приемника 8 поочередно обыкновенную и необыкновенную магни- тоионные компоненты обратно рассеянных зондирующих импульсов. При этом под управлением триггера 18 первый зондирующий радиоимпульс используют для приема, например, обыкновенной магнитоионной компоненты (БЧ-ключ 13, фазосдвигающая цепь 15, сумматор J7), второй - для приема необыкновенной магнитоионной компоненты (ВЧ-ключ 14, Фазосдвигающая цепь 16, сумматор 17), третий - для приема обыкновенной магнитоионной компоненты и т.д. С помощью вычислителя 10, вырабатывающего последовательность П стробирующих импульсов, измеряют квадратичные значения амплитуд обратно рассеянных сигналов, соответствующих различным1 высотам, с последующим накоплением и усреднением. Формула изобретения

Способ определения высотного профиля электронной концентрации в искусственно возмущенной нижней ионо- . сфере, основанный на воздействии на ионосферу возмущающим радиоизлучением, излучении в возмущенную ионосферу последовательности линейно-поляризованных зондирующих радиоимпульсов, приеме обратно рассеянных ионосферой двух магнитоионных компонент

сигналов, определении по амплитуде обратно рассеянных сигналов высотного профиля электронной концентрации, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, возмущение

5 ионосферы осуществляют радиоизлучением в виде последовательности радиоимпульсов, период следования которых равен периоду следования зондирующих импульсов, причем передний фронт зон0 дирующего импульса задержан относительно заднего фронта возмущающего радиоимпульса на время, большее характерного времени релаксации температуры электронов в нижней ионосфере,

5 а передний фронт возмущающего радиоимпульса задержан относительно заднего Фронта зондирующего радиоимпульса не менее, чем на время, необходимое для приема обратно рассеянных сигна0 лов, при этом высотный профиль электронной концентрации в искусственно возмущенной нижней ионосфере определяют по заданному профилю частоты соударений электронов с молекулами, соответствующему невозмущённой ионо5 сфере.

Изобретение относится к геофизике и может быть использовано для изучения физики процессов в нижней ионосфере и для прогнозирования распространения радиоволн. Способ заключается в возмущении ионосферы последовательностью радиоимпульсов, период следования которых совпадает с периодом зондирующих импульсов, но передний фронт зондирующего импульса задержан относительно заднего фронта возмущающего радиоимпульса на время, превышающее сумму времени релаксации электронов и длительности зондирующего импульса, а передний фронт возмущающего радиоимпульса задержен относительно заднего фронта зондирующего импульса на время, необходимое для прохода к приемнику обратно рассеянного сигнала. 2 ил.

Фиг.1

ff

n

-9

Фиг.2