книги из ГПНТБ / Керблай, Т. С. О траекториях коротких радиоволн в ионосфере
.pdfТ. С. Керблай, Е. М. Ковалевская
О ТРАЕКТОРИЯХ КОРОТКИХ РАДИОВОЛН В ИОНОСФЕРЕ
V
ІЧ
АКАДЕМИЯ НАУК СССР
V
Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн
Т. С. Керблай, Е. М. Ковалевская
О ТРАЕКТОРИЯХ
КОРОТКИХ РАДИОВОЛН
В ИОНОСФЕРЕ
ИЗДАТЕЛЬСТВО «НАУКА»
МОСКВА
19 74
УДК 621.371+550.388.2
j ! Ч И Т А Л Ь Н О Г
О траекториях коротких радиоволн в ионосфере. К е р б - л а іі Т. С., К о в а л е в с к а я Е. М. М., «Наука», 1974.
В книге изложены современные представления о характере траекторий коротких радиоволн в ионосфере, о методах вычисле ния траектории, о систематизации имеющихся в настоящее время результатов расчетов траекторий.
Книга представляет интерес для радпофнзиков и радио инженеров, занимающихся вопросами расиространеиия корот ких радиоволн.
Табл. 28. Илл. 83. Библ. 122 назв.
Ответственный редактор
кандидат физико-математических паук
М. П. КИЯНОВСКИЙ
© Издательство «Наука»,
ПРЕДИСЛОВИЕ РЕДА К ТО РА
Ч
Развитие исследований и приложений, связанных с декаметро выми волнами, привело в настоящее время к существенным, если не радикальным, изменениям в подходе к вопросу об определе нии условий распространения радиосигнала. Изменяется соотно шение между инструментальными и расчетными методами получе ния необходимой информации. Появились средства, позволяющие оценивать условия распространения чисто техническим путем. В то же время резко возросли (главным образом за счет исполь зования ЭВМ) строгость, точность и детальность методов рас чета. Тесная взаимозависимость в результатах, получаемых ин струментальными и расчетными методами, является дополнитель ным стимулом к дальнейшему развитию обоих этих направлений.
Книга Т. С. Керблай и Е. М. Ковалевской является итогом их многолетней работы в области прогнозирования и анализа рас пространения радиоволн. Отсюда законченность изложения, вклю чающего необходимые сведения об ионосфере и прогнозе ее пара метров, метод расчета характеристик радиосигналов и большое число расчетных материалов. Основным содержанием книги яв ляется учет влияния градиента параметров ионосферы на распро странение декаметровых воли. В соответствии с этой главной зада чей излагаются разработанный авторами метод расчета и исполь зуемые способы модельного представления ионосферы.
Книга дает не только весьма полное качественное представле ние о влиянии трехмерной неоднородности ионосферы на распро странение радиоволн, но в ряде случаев — и количественное описание эффектов. Последнее относится в основном к коротким радиотрассам, поскольку при анализе протяженных радиолиний имеется ряд трудностей, выходящих за рамки книги, как это спра ведливо отмечено и самими авторами.
Книга будет несомненно полезна специалистам в области при ложений и исследования декаметровых волн.
М. П. Кияновский
П РЕДИ С Л О ВИ Е
Знание траекторий коротких радиоволн в ионосфере необхо димо для решения широкого круга технических и теоретических проблем. Большие требования, предъявляемые к скорости пере дачи информации по коротковолновым радиоканалам, к точности пеленгации, радиолокации и других технических использований коротких радиоволн, заставляют отказаться от господствовавших ранее схематических представлений об эквивалентной траектории радиоволн в ионосфере.
В настоящее время развиваются методы расчета траекторий радиоволн, позволяющие с необходимой для практики точностью учесть целый ряд особенностей ионосферы как среды, в которой происходит распространение коротких радиоволн.
При решении задач, связанных с определением траекторий радиоволн, ионосферу следует считать в. общем случае неоднород ной, анизотропной ионизированной средой, учитывать эффекты рассеяния, нелинейные эффекты. Однако одновременный учет перечисленных факторов приводит к чрезвычайно громоздкому математическому аппарату, в связи с чем в большинстве случаев задача в общем виде не решается.
Кроме того, несовершенство современных представлений о строении ионосферы (особенно о микроструктуре и ее времен ных вариациях), о физических параметрах на уровне ионосферы делает нецелесообразным решение задачи в общем виде. По этому учет отдельных свойств ионосферы обычно производится независимо.
' В настоящей книге ионосфера рассматривается как трехмерно неоднородная среда. При этом учитывается только крупномасштаб ная неоднородность, приводящая к плавноменяющимся градиен там электронной концентрации. Мелкомасштабная неоднород ность, являющаяся причиной рассеяния радиоволн, высокие гра диенты электронной концентрации, вызывающие частичное отра жение радиоволн, из рассмотрения исключены. Это позволяет для описания основных характеристик траектории радиоволн поль зоваться методами геометрической оптики. В процессе изложения рассматриваются следующие случаи:
6
1) электронная концентрация ионосферы неоднородна только по высоте (ионосфера представляется в виде одного или нескольких сферических слоев с плавным изменением электронной концен трации);
2) ионосферные слои неоднородны также и в горизонтальном направлении, при этом учитываются направления градиентов электронной концентрации: а) совпадающие с направлением из лучения; б) обратные направлению излучения; в) нормальные направлению излучения;
3) градиент электронной концентрации имеет произвольное направление.
Первые две главы книги дают представление об ионосфере, о некоторых ее аналитических моделях, которые могут быть ис пользованы для расчетов, о величинах и направлениях горизон тальных градиентов электронной концентрации, встречающихся в реальной ионосфере.
Основные сведения о траекториях радиоволн в однородных ионосферных слоях и слоях с различной степенью неоднородности содержатся в главах III и IV, в которых излагается методика рас чета различных параметров траектории.
Подробно рассматриваются такие характеристики траекторий радиоволн, как глубина проникновения волны в ионосферный слой, длина пути в ионосфере, асимметрия траектории, боковое отклонение ее, зависимость этих параметров от частоты, угла падения.
Книга написана в основном по материалам работ авторов, вы полненных в последние годы, поэтому более подробно изложена методика расчета траекторий и других характеристик, принятая авторами. Приведены ссылки на литературные источники, осве щающие основные вопросы других методик расчета, многочислен ных в настоящее время, и содержащие материалы расчетов.
Анализ результатов расчетов также проведен главным образом по материалам, полученным авторадіи. Результаты работ других исследователей приведены в некоторых случаях в качестве допол нения.
Несмотря на то, что книга не затрагивает вопросы поглощения радиоволн и напряженности поля, в главе V приводятся некоторые сведения о фокусировке радиоволн ионосферой, поскольку этот
вопрос тесно |
связан |
с траекторией |
радиоволн. |
В главах |
III—V |
анализируются |
в основном траектории ра |
диоволн при односкачковом распространении. Некоторые сведе ния о путях распространения радиоволн на большие расстояния приведены в главе VI.
Особое внимание обращено на вопросы точности расчета рас сматриваемых характеристик (глава VII). Анализируются погреш ности, возникающие из-за допущений, принятых в методике, нестабильности характеристик ионосферы и несовершенства на ших знаний об ионосфере.
В приложения вынесены материалы справочного характера, имеющие практическое значение: карты распределения градиен тов критической частоты слоя F2 ионосферы, некоторые програм мы расчета характеристик распространения радиоволн, способы распространения для некоторых радиолиний.
Авторы выражают глубокую благодарность М. П. Кияновскому за обсуждение книги и ряд замечаний, Л. Н. Ляховой, прини мавшей участие в написании главы VII, Л. М. Ишковой, предо ставившей авторам материалы проведенных ею расчетов, А. А. Ко-
рочкиной, Т. |
Н. Васильевой, Л. И. Шлионской, помогавшим |
в оформлении |
рукописи. |
|
Авторы |