RU2013157762A - Способ определения электронной концентрации в заданной области ионосферы и устройство для его осуществления - Google Patents

Abstract

1. Способ определения электронной концентрации в заданной области ионосферы, включающий направленное импульсное излучение плоскополяризованной электромагнитной волны с несущей частотой ƒ, прием компонент отраженного сигнала с правой и левой круговой поляризацией некогерентного рассеяния ионосферы, преобразование компоненты отраженного сигнала с левой круговой поляризацией по частоте, выделение напряжения промежуточной частоты ƒ, перемножение его с компонентой отраженного сигнала с правой круговой поляризацией, выделение гармонического напряжения на частоте гетеродина ƒг, ограничение его по амплитуде, измерение разности фазсоответственно между компонентами отраженного сигнала с правой и левой круговой поляризацией на стабильной частоте гетеродина ƒг, при этом низкочастотное напряжение, пропорциональное измеряемой разности фаз, сдвигают по фазе на 90, исходное и сдвинутое по фазе на 90низкочастотные напряжение последовательно дважды перемножают сами на себя, исходное и сдвинутое по фазе на 90низкочастотные напряжения второй степени перемножают между собой с использованием масштабирующего коэффициента Км=6, вычитают полученное напряжение из исходного низкочастотного напряжения четвертой степени, суммируют полученное напряжение со сдвинутым по фазе на 90низкочастотным напряжением четвертой степени, определяют разность фаз, вычисляют электронную концентрацию по формуле,где- известная составляющая геомагнитного поля Земли;- дальность до ионизированной зоны атмосферы;ƒ-несущая частота;с - скорость света;- моменты времени, соответствующие задержкам сигнала, отраженного от передней и дальней гра

Claims (2)

1. Способ определения электронной концентрации в заданной области ионосферы, включающий направленное импульсное излучение плоскополяризованной электромагнитной волны с несущей частотой ƒ_с, прием компонент отраженного сигнала с правой и левой круговой поляризацией некогерентного рассеяния ионосферы, преобразование компоненты отраженного сигнала с левой круговой поляризацией по частоте, выделение напряжения промежуточной частоты ƒ_пр, перемножение его с компонентой отраженного сигнала с правой круговой поляризацией, выделение гармонического напряжения на частоте гетеродина ƒг, ограничение его по амплитуде, измерение разности фаз $$\Delta \phi ={\phi }_2-{\phi }_1$$

соответственно между компонентами отраженного сигнала с правой и левой круговой поляризацией на стабильной частоте гетеродина ƒг, при этом низкочастотное напряжение, пропорциональное измеряемой разности фаз $$\Delta \phi$$

, сдвигают по фазе на 90⁰, исходное и сдвинутое по фазе на 90⁰ низкочастотные напряжение последовательно дважды перемножают сами на себя, исходное и сдвинутое по фазе на 90⁰ низкочастотные напряжения второй степени перемножают между собой с использованием масштабирующего коэффициента Км=6, вычитают полученное напряжение из исходного низкочастотного напряжения четвертой степени, суммируют полученное напряжение со сдвинутым по фазе на 90⁰ низкочастотным напряжением четвертой степени, определяют разность фаз $$\Delta {\varphi }_1=4({\varphi }_2-{\varphi }_1)$$

, вычисляют электронную концентрацию по формуле

$$N_e(r)=\frac{\mathrm{16,8}\cdot f_c^2\cdot \Delta {\varphi }_1}{M(r)\cdot c(t_2-t_1)}$$

,

где $$M(r)$$

- известная составляющая геомагнитного поля Земли;

$$r$$

- дальность до ионизированной зоны атмосферы;

ƒ_с -несущая частота;

с - скорость света;

$$t_2,t_1$$

- моменты времени, соответствующие задержкам сигнала, отраженного от передней и дальней границы ионизированной зоны,

сравнивают вычисленное значение электронной концентрации $$N_e(r)$$

с

эталонным значение электронной концентрации $$N_{Э}(r)$$

и по результатам сравнения принимают решение о наличии аномалии электронной концентрации в заданной области пространства, отличающийся тем, что в случае превышения вычисленного значения электронной концентрации $$N_e(r)$$

над эталонным значением электронной концентрации $$N_{Э}(r)$$

разрешают перемножение зондирующего сигнала и компоненты отраженного сигнала с левой круговой поляризацией с компонентой отраженного сигнала с правой круговой поляризацией, пропущенной через первый и второй блоки регулируемой задержки соответственно, выделяют низкочастотные напряжения, пропорциональные первой $$R_1(\tau )$$

и второй $$R_2(\tau )$$

корреляционным функциям, где $$\tau$$

- текущая временная задержка, изменением текущей временной задержки $$\tau$$

обеспечивают максимум первой $$R_1(\tau )$$

и второй $$R_2(\tau )$$

корреляционных функций, автоматически поддерживают первую $$R_1(\tau )$$

и вторую $$R_2(\tau )$$

корреляционные функции на максимальном уровне, фиксируют временную задержку $$\tau$$

, равную временной задержке $${\tau }_{З}^{}{}_1$$

, между зондирующим сигналом и компонентой отраженного сигнала с правой круговой поляризацей $$\tau ={\tau }_{З}^{}{}_1$$

, соответствующую максимальному значению первой корреляционной функции $$R_1(\tau )$$

, и временную задержку $$\tau$$

, равную временной задержке $${\tau }_{З}^{}{}_2$$

между компонентами отраженного сигнала с правой и левой круговой поляризацией $$\tau ={\tau }_{32}$$

, соответствующую максимальному значению второй корреляционной функции $$R_2(\tau )$$

, и по значениям $${\tau }_{З}^{}{}_1$$

и $${\tau }_{З}^{}{}_2$$

определяют дальность до ионизированной зоны ионосферы и ее азимут по формулам:

$$r=\frac{c{\tau }_{З}^{}{}_1}{2}$$

,

$$\beta =\arccos \frac{c{\tau }_{З}^{}{}_2}{d}$$

,

где d - расстояние между антеннами принимающими компоненты отраженного сигнала с правой и левой круговой поляризациями.

2. Устройство для определения электронной концентрации в заданной области ионосферы, включающее последовательно соединенные синхронизатор, передатчик и передающую антенну плоскополяризованной волны, последовательно соединенные первую приемную антенну, приемник волны правой круговой поляризации, первый ключ, второй вход, которого через блок временной задержки соединен с вторым выходом синхронизатора, первый перемножитель, узкополосный фильтр, амплитудный ограничитель, фазометр, второй вход которого соединен со вторым выходом гетеродина, второй перемножитель, второй вход которого соединен с выходом фазометра, третий перемножитель, второй вход которого соединен с выходом второго перемножителя, вычитатель, сумматор, вычислительный блок, блок сравнения, второй ключ, второй вход которого соединен с выходом вычислительного блока и индикатор последовательно соединные вторую приемную антенну, приемник волны левой круговой поляризации, смеситель, второй вход которого соединен с первым выходом гетеродина, и усилитель промежуточной частоты, выход которого соединен с вторым входом первого перемножителя, при этом к выходу фазометра последовательно подключены фазовращатель на 90⁰, четвертый перемножитель, второй вход которого соединен с выходом фазовращателя на 90⁰ и пятый перемножитель, второй вход которого соединен с выходом четвертого перемножителя, а выход подключен к второму входу сумматора, второй вход вычитателя через масштабирующий перемножитель соединен с выходами второго и четвертого перемножителей, отличающееся тем, что оно снабжено шестым и седьмым перемножителями, двумя фильтрами нижних частот, двумя экстремальными регуляторами, двумя блоками регулируемой задержки, индикаторам дальности, индикатором азимута, третьим и четвертыми ключами, причем к выходу приемника волны правой круговой поляризации последовательно подключены первый блок регулируемой задержки, шестой перемножитель, второй вход которого через третий ключ соединен с выходами передатчика и блока сравнения, первый фильтр нижних частот и первый экстремальный регулятор, выход которого соединен с вторым входом первого блока регулируемой задержки, второй выход которого подключен к входу индикатора дальности и к второму входу блока временной задержки, к выходу приемника волны правой круговой поляризации последовательно подключены второй блок регулируемой задержки, седьмой перемножитель, второй вход которого через четвертый ключ соединен с выходами приемника волны левой круговой поляризации и блока сравнения, второй фильтр нижних частот и второй экстремальный регулятор, выход которого соединен с вторым входом второго блока регулируемой задержки, второй выход которого подключен к входу индикатора азимута.