Способ определения электронного содержания ионосферы Советский патент 1993 года по МПК G01S13/95 

Изобретение относится к сверхвысокочастотной (СВЧ) измерительной технике, а именно к способам дистанционного зондирования ионосферы путем просвечивания и может быть использовано в радиосвязи, радиоастрономии и при изучении структуры и свойств ионосферы.

Цель изобретения состоит в повышении точности измерений электронного содержания ионосферы и расширения географической области проведения измерений.

На чертеже представлена структурная электрическая схема устройства, с помощью которого может быть реализован способ определения электронного содержания ионосферы.

Устройство содержит антенную систему радиотелескопа 1, радиометрический приемник 2 и регистратор 3.

Устройство работает следующим образом.

Антенная система радиотелескопа 1 принимает линейно-поляризованное галактическое радиоизлучение в некотором телесном угле Q в направлении источника излучения с координатами оь и 50 , где Оо - прямое восхождение, а д0- склонение. Принятое излучение поступает в радио- метрический приемник 2, где определяются его параметры Стокса О и U. Далее эти параметры фиксируются регистратором 3.

На основании измеренных значений Q и U определяют позиционный угол ty принятого излучения в соответствии с выражением

t/ arctg

Затем вычисляют угол поворота А плоскости поляризации галактического радиоизлучения в ионосфере, обусловленный эффектом Фарадея, по формуле

где фо - позиционный угол линейно-поляризованного галактического радиоизлучения на входе в ионосферу:

V0 + AV/2

/ dv fdwU .1 Va - A V/2 Q / o 2arctg v0+7&7i

V0 - A V/2

-i

d (oQ

. И наконец, на основании полученного значения AI/I определяют электронное содержание ионосферы по формуле

N avi k At/

где а числовой коэффициент (если А из- меряется в радианах, V0 - в мегагерцах, а N - в см, то о. 1,2

104).

Параметры Q,ao,50 антенной системы радиотелескопа 1, а также полоса принимаемых частот Av и центральная частота v0 радиометрического приемника 2 определяются заранее исходя из требования достижения максимума температуры Т Сигнала, принимаемого от источника линейного поляризованного галактического радиоизлучения.

Изобретение относится к сверхвысокочастотной (СВЧ) измерительной технике, а именно к способам дистанционного зондирования ионосферы путем просвечивания, и может быть использовано в радиосвязи, радиоастрономии и при изучении ионосферы. Цель изобретения состоит в повышении точности измерений электронного содержания ионосферы и расширения географической области проведения измерений. Устройство, с помощью которого может быть реализован способ определения электронного содержания ионосферы содержит антенную систему радиотелескопа 1, радиометрический приемник 2 и регистратор 3. Антенная система радиотелескопа 1 принимает линейно-поляризованное галактическое радиоизлучение в некотором телесном угле в направлении выбранного источника излучения. Принятое излучение поступает в радиометрический приемник 2. где определяются его параметры Стокса Q и U. затем эти параметры фиксируются регистратором 3. На основании измеренных значений Q и U определяют позиционный угол принятого излучения, вычисляют Фарадеевский угол поворота плоскости поляризации галактического радиоизлучения в ионосфере и определяют электронное содержание ионосферы. При этом источник радиоизлучения, параметры антенны и радиометрического приемника подбираются так, чтобы минимизировать погрешность определения электронного содержания ионосферы. 1 ил. у fe 00 OJ ел ел ю XI

V0 + AV/2,.

Т. ( / dv Г du)Qr + Ч. Av Q/

2

V0

V0

При условии V С N V ( k - k j2

D

k

где N - максимальное значение для электронного содержания ионосферы,

/ n ( h ) d h

о

hoo / n(h)Bn (h)secy(h)d h

О;.

hi - заданная высота, да которой измвт ряется электронное содержание ионосферы N.

+ Av/2

/д/., „и)

hoo- высота, на которой концентрация ионосферной плазмы становится пренебрежимо малой 2-3R, где R - радиус Земли),

Bn(h) - проекция напряженности геомагнитного поля на высоте Ьна направление в сторону источника линейно поляризованного галактического радиоизлучения, составляющим угол y(h) с направлением, перпендикулярным поверхности Земли в точке наблюдения.

h(h) - высотный профиль электронной концентрации,определяемый принятой моделью ионосфер,

.. - операция усреднения по ансамблю на базисном множестве моделей профилей n(h),

С - числовой коэффициент,

D - заданное стандартное отклонение погрешности определения электронного содержания N ионосферы.

Формула изобретения

Способ определения электронного содержания ионосферы, в котором последовательно принимают линейно-поляризованное радиоизлучение в телесном угле Q в метровом диапазоне длин волн с полосой частот ЛУИ центральной частотой V0 от галактического источника с координатами «о и 50 ,. измеряют позиционный угол плоскости1 поляризации принятого радио- излуч ения, определяют угол поворота

где Q, J-табличные значения собственных параметров Стокса линейно-поляризован- ного галактического радиоизлучения, а (О- переменная интегрирования, при условии

Vn

УС- N k

()2

k

D

где N - максимальное значение для электронного содержания ионосферы,

hi,

/ n ( h ) d h

о

hoc

/ n(h)Bii(h)secy(h)dh

hi - заданная высота, до которой измеряется электронное содержание ионосферы N; hoc- высота, на которой концентрация

плоскости поляризации галактического радиоизлучения в ионосфере, обусловленный эффектом Фарадея, и определяют полное электронное содержание N ионосферы, о тличающийся тем, что. с целью повышения точности измерений электронного содержания ионосферы и расширения географической области проведения измерений, центральную частоту v0 , полосу

принимаемых частот Av. телесный угол Q . а также координаты Оо и да центра используемого источника линейно-поляризованного галактического радиоизлучения определяют исходя из требования достижения максимума температуры Т сигнала, принимаемого от источника линейно-поля- ризованного галактического радиоизлучения

20

25

30

35

ионосферной плазмы становится пренебрежимо малой hoo « 2-3R, где R - радиус Зем- ли),Вц(Ь) - проекция напряженности геомагнитного поля на высоте h на направление в сторон9 источника линейно-поляризованного галактического радиоизлучения, составляющим угол y(h) с направлением, перпендикулярным поверхности Земли в точке наблюдения; n(h) - высотный профиль электронной концентрации, определяемый принятой моделью ионосферы; .. -операт ция усреднения по ансамблю на базисном множестве моделей профилей n(h); С - числовой коэффициент; D - заданное стандартное отклонение погрешности определения электронного содержания N ионосферы, которое вычисляют по формуле N aVo k Д, а - числовой коэффициент.