Нахождение спектров радиоотражений для метеорных следов недоуплотненного и переуплотненного типов
Саламатин Александр Олегович
Казанский государственный университет

Научный руководитель: Курганов Александр Ростиславович, к.ф.-м.н.

Основным способом увеличения пропускной способности метеорного радиоканала является адаптация метеорной радиосистемы к метеорным радиоотражениям. Возникает необходимость предварительной классификации метеорных отражений для задач оптимизации приемо-передающей аппаратуры под конкретный тип отражения.

Существует два классических типа метеорных следов - недоуплотненные и переуплотненные. Для недоуплотненного следа линейная электронная концентрация на оси следа q < 2.4Ч 1014 эл/м, и падающая радиоволна отражается без эффектов вторичного переизлучения электронов. АВХ радиоотражения от такого классического недоуплотненного следа после быстрого роста амплитуды имеет экспоненциальный спад за счет рекомбинации свободных электронов и ионов следа.

Для переуплотненного следа (q > 2.4Ч 1014 эл/м) падающая волна отражается как от металлического цилиндра некоторого критического радиуса. Форма АВХ отражения от классического переуплотненного следа следующая - после фазы быстрого роста амплитуда отражения затем медленно увеличивается (за счет роста критического радиуса из-за амбиполярной диффузии) и, достигнув своего максимума, медленно спадает до нуля.

Длительность радиоотражений от метеорных следов составляет доли секунды и очень редко - несколько секунд. Действие турбулентного ветра метеорной зоны высот (80-110 км) может привести к многолучевости радиоотражений из-за появления вторичных отражающих центров на метеорных следах. АВХ таких радиоотражений трактуются как недоуплотненный федингующий и переуплотненный федингующий типы.

В работе сравниваются спектры радиоотражений для всех 4-х типов отражений. Первоначально вычислялись спектры радиоотражений по АВХ регистрациям (это случай минимальной конфигурации приемо-передающей аппаратуры), однако задача различения типов радиоотражений затем потребовала вычисления спектров метеорных радиоотражений по одновременным АВХ-ФВХ регистрациям.

Для работы с данными, полученными на комплексе КГУ-М5, была создана программа, работающая в среде Windows'95('98) при автоматической очистке данных от аппаратурных сбоев. Вычисление спектров по АВХ регистрациям или по синхронным АВХ-ФВХ регистрациям производилось с помощью ДПФ, см. (1) и (2) соответственно:

, (1)

, (2)

где D - интервал (период) дискретизации (2,5 мс), nD - время отсчета,

x(n) - АВХ радиоотражения, j (n) - ФВХ радиоотражения.

Нормированные спектры совместных АВХ-ФВХ регистраций даны на рис. 1 для недоуплотненных следов (а- классические, б- федингующие) и на рис. 2 для переуплотненных следов (а- классические, б- федингующие).

Рис. 1

Использование ДПФ позволяет автоматизировать обработку базы данных и произвести предварительную классификацию на все 4 типа метеорных радиоотражений.

Рис. 2

По итогам работы можно сделать следующие выводы:

  1. Различение типов метеорных радиоотражений наблюдается при использовании полных данных о радиоотражениях (совместные АВХ-ФВХ регистрации), наличие только АВХ регистраций затрудняет решение задачи различения типов отражений.

  2. Наличие федингования метеорных радиоотражений приводит к появлению в спектре дополнительных "крыльев" для частот отстроек 15-35 Гц. Эти частоты является характеристическими частотами фединга метеорных радиоотражений.

  3. Для спектров радиоотражений от переуплотненных следов характерным является "провал" в районе нулевых частот, которого нет для спектров радиоотражений от недоуплотненных следов. Этот эффект особенно явно проявляется при обработке АВХ-ФВХ регистраций.
(c) АСФ России, 2001