Поляризационный фактор декаметрового рассеяния на магнитоориентированных неоднородностях ионосферы
Влияние состояния ионосферы на эффективность использования радиотехнических систем в высоких широтах. Роль неоднородностей электронной концентрации ионосферы в диапазоне коротких волн. Основные свойства и функции магнитоориентированных неоднородностей.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 02.12.2018 |
| Размер файла | 98,9 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Поляризационный фактор декаметрового рассеяния на магнитоориентированных неоднородностях ионосферы
Магнитоориентированные неоднородности обладают двумя интересными свойствами. Их продольные размеры во много раз больше поперечных размеров и ориентируются они вдоль магнитного поля Земли. В свою очередь, ориентация магнитного поля Земли зависит от географических координат пункта наблюдения (рис. 1). Из рисунка видно, что на большей части Северного морского пути магнитное наклонение больше 80 градусов, а на Камчатке оно составляет порядка 65 градусов.
В работе [2] при обсуждении особенностей радиосвязи при плавании в северной части морского района А4 делается предположение, что магнитоориентированные неоднородности ионосферы могут выступать в качестве активной ионосферной антенны. Но для того чтобы такая возможность имелась, необходимо выполнить условие возбуждения предполагаемой антенны падающей на нее электромагнитной волной. Известно, что продольные размеры магнитоориентированных неоднородностей, по разным оценкам, составляют до нескольких сотен метров, что во много раз больше поперечных, которые могут составлять, в зависимости от энергии частицы, до нескольких сантиметров [3]. В первом приближении такую неоднородность можно представить в виде тонкого провода, размещенного в ионосфере под углом, равным магнитному наклонению. Эффективное возбуждение такого проводника электромагнитной волной возможно, когда плоскость поляризации падающей волны совпадает с осью проводника. Хотя для решения ряда задач в диапазоне коротких волн используются антенны вращающейся поляризации [4], преимущественное применение нашли антенны линейной поляризации: горизонтальной и вертикальной. Если рассматривать непосредственное облучение магнитоориентированных неоднородностей полями, создаваемыми такими антеннами, то очевидно, что для антенн горизонтальной поляризации и высоких широт положение вектора напряженности электрического поля и оси неоднородности будет ортогональным, что равносильно поляризационной развязке.
Модель наклонения магнитного поля Земли [1]
магнитоориентированный неоднородность радиотехнический ионосфера
По-иному обстоит дело с вертикальной поляризацией излучаемой волны: при магнитном наклонении и и угле излучения в вертикальной плоскости D--=--9_°-----q поляризационное согласование выполняется при достаточно малых углах излучения. Для Камчатки D--=--9_°-----65°--=--25°.
Рассеяние на магнитоориентированных неоднородностях, как правило, считается ракурсным, то есть в конус, вершина которого находится в месте их расположения [5]. Но в этой же работе указывается, что не исключено и обратное рассеяние при линейном размере неоднородности, равной половине длины волны падающего электромагнитного излучения. Представим, что обратное рассеяние формируется как суперпозиция полей рассеяния отдельными магнитоориентированными неоднородностями. Тогда для начала нам необходимо определить диаграмму направленности единичной неоднородности. Если рассматривать магнитоориентированную неоднородность как элементарный излучатель, то для определения рассеянного на тонком проводнике поля необходимо знать распределение тока в нем, порожденное падающей волной. Например, в [6] для определения распределения тока в проводе, ориентированном вдоль оси z, используется выражение
I (z) = I0{[coskz cos (kl cosq) - coskl cos (kz cosq)] + A [sin kz sin (kl cosq) - sin kl sin (kz cosq)]},
I (z) = I0{[coskz - coskl]},
что в антенной технике характерно для распределения тока в вибраторе. Для вибратора диаграмма направленности в горизонтальной плоскости, в нашем случае плоскости, параллельной силовым линиям магнитного поля Земли, может быть определена как
F (q)--= cos (kl sin q)--- coskl.
cosq
Из выражения следует, что форма диаграммы направленности магнитоориентированной неоднородности как излучателя определяется произведением kl =--2p--ll, то есть отношением продольного размера неоднородности к длине волны электромагнитного излучения, падающего на нее. Построим несколько диаграмм направленности единичной магнитоориентированной неоднородности. Например, для частоты 7 МГц (л ? 43 метра) и продольных размерах неоднородностей: 10 метров (ll--= 0,23), 25 метров (ll--= 0,58) и 250 метров (ll--= 5,8). Для указанных параметров и с учетом магнитного наклонения диаграммы направленности одиночной магнитоориентированной неоднородности имеют вид, показанный на рис. 2.
Из расчетов следует, что при больших продольных размерах неоднородности излучение будет происходить в конусы, ориентированные вдоль силовой линии, но они будут полыми, а не сплошным.
В явном виде зафиксировать обратное рассеяние на магнитоориентированных неоднородностях ионосферы проще с использованием декаметровых радаров, у которых значительна мощ-ность передатчика, а приемная антенна имеет большой коэффициент усиления. На Камчатке для контроля над экономической зоной используется РЛС МР-900, данные которого показали правильность изложенного выше подхода.
Выводы
1. В декаметровом диапазоне длин волн, в особенности в приполярных районах, необходимо учитывать возможность обратного резонансного рассеяния на магнитоориентированных неоднородностях ионосферы.
2. Вероятность их проявления выше для радиотехнических систем, использующих вертикальную поляризацию излучаемой волны, имеющих передатчики большой мощности и направленные антенные системы.
3. При организации радиосвязи и радиолокации в приполярных районах необходимо учитывать возможность, в том числе и деструктивного проявления этого явления.
Литература
1. Гуревич А.В. Нелинейные явления в ионосфере // Успехи физических наук. - 2007. - Т. 177, №11. - С. 1145-1177.
2. Генерация декаметровых волн вращающейся поляризации / В.П. Сивоконь, В.И. Седи-нин, А.В. Кубышкин, М.Ю. Берсенев // Электросвязь. - 2013. - №12. - С. 49-52.
3. Гершман Б.Н., Ерухимов Л.М., Яшин Ю.А. Волновые явления в ионосфере и космической плазме. - М.: Наука, 1984. - 392 с.
4. Менцер Д.Р. Дифракция и рассеяние радиоволн. - М.: Советское радио, 1958. - 148 с.
5. Долуханов М.П. Распространение радиоволн. - М.: Связь, 1972. - 336 с.
6. Альперт Я.Л. Распространение электромагнитных волн и ионосфера. - М.: Наука, 1972. - 564 с.
7. Ижовкина Н.И. Воздействие частиц и электромагнитных волн на вихревые структуры в атмосфере и ионосфере // Геомагнетизм и аэрономия. - 2015. - Т. 55, №3. - С. 350-360
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Особенности оптического свечения ионосферы при воздействии мощными радиоволнами. Искусственное оптическое свечение ионосферы. Исследования искусственного оптического свечения ночного неба в диапазоне красного видимого света (с длиной волны 630 нм).
дипломная работа [9,1 M], добавлен 13.05.2012Определение ионосферы и линейного слоя, расчёт диалектической проницаемости ионосферы без учёта магнитного поля. Распределение магнитного поля в точке попадания на Землю отражённого луча. Закон изменения электронной концентрации для линейного слоя.
курсовая работа [321,8 K], добавлен 14.07.2012Сущность понятия "электромагнитное излучение". Классификация и диапазон радиоволн. Распространение длинных и коротких волн. Образование зоны молчания. Отражательные слои ионосферы и распространение коротких волн, в зависимости от частоты и времени суток.
презентация [447,6 K], добавлен 17.12.2013Расчет зенитного угла и его функции. Расчет по значению зенитного угла высоты максимума F-слоя, значения скорости ионизации в максимуме, значения константы скорости рекомбинации, электронной концентрации и критических частот. Расчет солнечного склонения.
практическая работа [37,3 K], добавлен 27.01.2010Строение и свойства ионосферы, модели; представления о природе шумового фона и образовании ионосферного альфвеновского резонатора. Расчет коэффициента отражения волн, представление данных в виде спектрограмм. Результаты наблюдений резонансных структур.
дипломная работа [9,0 M], добавлен 30.04.2011Эксперименты Брайта и Тьюва по радиозондированию ионосферы как доказательство существования проводящего электрического слоя в атмосфере Земли. Принципы построения и использования современных бортовых ионозондов. Вертикальное наземное радиозондирование.
реферат [28,1 K], добавлен 23.04.2015Выбор вида радиосвязи в зависимости от прохождения радиоволн в разные времена года и суток, на различных диапазонах, с использованием различных антенн. Накопление практического опыта в проведении любительских радиосвязей. Электронная плотность ионосферы.
конспект урока [123,0 K], добавлен 14.08.2013Поведение полей напряжений в окрестности концентраторов дефектов и неоднородностей среды, полостей и включений. Теоретическое решение задачи Кирша. Концентрации напряжений. Экспериментальный метод исследования напряжённо-деформированного состояния.
контрольная работа [1,4 M], добавлен 24.03.2011Определение достоинств метода фазоразностной лучевой радиотомографии: простая интерполяция экспериментальной доплеровской частоты при разрывах в регистрации. Исследование структурных особенностей и динамики ионосферы в области приэкваториальных широт.
доклад [696,0 K], добавлен 04.07.2010Нелинейные явления в ионосфере. Существующие методы фотометрирования протяженных объектов. Обзор программного пакета обработки астрономических объектов "MaxIm". Численная оценка стимулированного радиоволной потока излучения в красной линии кислорода.
курсовая работа [3,8 M], добавлен 30.05.2015Свойства объектов и методы измерения электронной плотности по упругому рассеянию. Экспериментальные методы исследования комптоновского рассеяния. Атомно-рассеивающий фактор, распределение радиальной электронной плотности в литии по комптоновским профилям.
дипломная работа [1,3 M], добавлен 06.06.2011Характеристика диапазонов радиоволн. Электродинамические свойства земной поверхности и атмосферы Земли. Отличие распространения длинных, средних и коротких волн. Распространение радиоволн в пределах прямой видимости над шероховатой поверхностью Земли.
контрольная работа [1,1 M], добавлен 02.10.2013Определение второй производной показателя преломления прямотеневым методом. Исследование оптических неоднородностей путем измерения угловых отклонений света и схема прибора Теплера. Снятие характеристик импульсного оптического квантового генератора.
научная работа [537,5 K], добавлен 30.03.2011Свойства и структура акустических волн. Дисперсионное соотношение для волн в неоднородной упругой среде с флуктуирующей плотностью: одномерный и трехмерный случаи. Корреляционные функции, метод релаксации для решения систем нелинейных уравнений.
контрольная работа [482,1 K], добавлен 02.01.2013Эволюция электромагнитных волн в расширяющейся Вселенной. Параметры поляризационной сферы Пуанкаре. Электромагнитное излучение поля с LV нарушением, принимаемое от оптического послесвечения GRB. Вектор Стокса электромагнитной волны с LV нарушением.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 06.08.2015Анализ взаимодействия электромагнитных волн с биологическими тканями. Разработка вычислительного алгоритма и программного обеспечения для анализа рассеяния монохроматических электромагнитных волн неоднородными контрастными объектами цилиндрической формы.
дипломная работа [3,3 M], добавлен 08.05.2012Физический механизм рассеяния отдельной частицей. Взаимное усиление или подавление рассеянных волн. Многократное рассеивание света. Полная интенсивность рассеяния скоплением частиц. Поляризация света при рассеянии. Применение поляризованного света.
курсовая работа [283,2 K], добавлен 05.06.2015Оценка влияния атмосферной термической неоднородности на атомное поглощение электромагнитного излучения. Основные сведения о спектроскопии. Эффекты Зеемана и Штарка. Профиль атомного поглощения в условиях градиента температуры. Канал передачи данных.
дипломная работа [610,6 K], добавлен 21.04.2016Свойства исследуемых объектов и методы измерения электронной плотности по упругому рассеянию, неупругое рассеяние рентгеновских лучей веществом. Импульсная аппроксимация, атомно-рассеивающий фактор, вид и методика обработки дифракционных максимумов.
диссертация [885,1 K], добавлен 10.06.2011Анализ теорий распространения электромагнитных волн. Характеристика дисперсии, интерференции и поляризации света. Методика постановки исследования дифракции Фраунгофера на двух щелях. Влияние дифракции на разрешающую способность оптических инструментов.
курсовая работа [2,0 M], добавлен 19.01.2015
