Антенны и распространение радиоволн. Часть II. Распространение радиоволн. Дружин Г.И. - 13 стр.

                            vфvгр = c2.                   (3.11)   полученные с помощью станций вертикального зондирования
                                                                   ионосферы, получили название ионограмм (рис. 14). Ионосфер-
    С учетом формулы (3.8) групповая скорость определяется так:
                                                                   ные станции расположены в разных районах Земли и служат для
                            vгр = cn.                     (3.12)   определения параметров ионосферы. Эти параметры использу-
                                                                   ются в целях прогноза условий прохождения радиосигналов на
     Рассмотрим следующий пример. Допустим, что сигнал на          различных трассах.
частоте f распространяется с земной поверхности вертикально            По данным вертикального зондирования были определены
вверх. На высотах, находящихся в диапазоне земля – нижний          наибольшие частоты, при которых радиоволны отражаются от
слой ионосферы, показатель преломления n = 1 и сигнал распро-      данного слоя ионосферы. Эти частоты получили название крити-
страняется со скоростью vф = vгр = c. После входа сигнала в ио-    ческих:
носферу показатель преломления n = ε n уменьшается, по-
скольку с ростом высоты увеличивается электронная                                             f кр = 80 ,8 N max ,                (3.14)
концентрация N. При этом фазовая скорость увеличивается,
                                                                   где Nmax – максимальное значение электронной концентрации в
а групповая уменьшается. При достижении сигналом определен-
                                                                   данном слое.
                    N
ной высоты 80 ,8 2 = 1 диэлектрическая проницаемость ионо-
                    f
сферы становится равной нулю. Фазовая скорость стремится
к бесконечности, а групповая приобретает нулевое значение. При
дальнейшем увеличении высоты электронная концентрация рас-
тет, показатель преломления становится мнимой величиной, сиг-
нал выше не проходит и волна отражается. Сигнал распространя-
ется вертикально вниз к земной поверхности с увеличивающейся
групповой скоростью c, которая у нижнего слоя ионосферы при-
обретает значение 3 · 108 м/с. Зная время распространения сигна-
ла от момента передачи до приема, можно определить дейст-
вующую высоту его отражения и электронную концентрацию.
Поскольку в области отражения сигнала n = 0, следовательно,           Рис. 14. Типичные высотно-частотные характеристики (ионограммы)
                                                                                           ионосферы для лета и зимы
               N
ε n = 1 − 80 ,8 2 = 0. Из этого выражения определяется электрон-
               f                                                       При вертикальном зондировании частота, на которой сигнал
ная концентрация:                                                  отражается от ионосферы, связана с электронной концентрацией
                                                                   следующим образом:
                          N = f 2/80,8.                   (3.13)
    На этом принципе работают ионосферные станции верти-                                     f 0 = 80 ,8 N , Гц.                  (3.15)
кального зондирования. Последовательно посылая и принимая
                                                                       Эта частота совпадает с плазменной частотой, которую мож-
сигналы, начиная с нижней частоты f1 и заканчивая верхней час-
                                                                   но определить из выражения:
тотой f2, по времени задержки сигнала определяют высоты отра-
жения, а по частоте f – распределение электронной концентра-
ции. Зависимости действующей высоты отражения от частоты,
                               25                                                                    26