Сложные зондирующие сигналы для исследований структуры и динамики ионосферы методом некогерентного рассеяния тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.03 ВАК РФ

РГ6 од

акадешя НАУК украиш

I -¡. • г:-.',

" ИЖЯИГУТ РАДИОФИЗИКИ И ЭЛЕКТРОНИКИ

На правах рукописи

Рогожин Евгений Васильевич

СЛОЖНЫЕ ЗОВДИРУВДЙЕ СИГНАЛЫ ДЛЯ КССЛЩЩШИЙ СТРУКТУРЫ И ДИНЙНИКИ ЖНХЖИ МЕТОДОМ НЕКОГЕРЕНТВДГО РАССЕЯНИЯ

01.04.03 - радиофизика

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических шопе

Харьков 1993

Диссертация является рукописью. Работа выполнена в Харьковском политехническом институте и Институте ионосферы Академии наук и Министерства образования Украины

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, с.н.с.

Разсказовский Вадим Борисович ( ИРЭ АН Украины, г. Харьков) доктор физико-математических наук, с.н.с. Терещенко Евгений Дмитриевич ( ПГИ КНЦ РАН, г. Мурманск) доктор физико-математических наук, профессор Черногор Леонид Феоктистович ( ХГУ, г. Харьков)

Ведущая организация: Институт солнечно-земной физики

СО РАН, г. Иркутск

Защита диссертации состоится " " 19?7 г.

в 15 часов на заседании специализированного совета по за-ците диссертаций Д 016.64.01 в ИРЭ АН Украины ( 310085, Харьков - 85, ул.Проскуры,12; актовый зал ). С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке ИРЭ Ш Украины.

Автореферат разослан " ^ ^ 1993 г.

Ученый секретарь //л'/

специализированного совета (/// доктор физ.-мат. наук /п/ К.А. Лукин

Актуальность теш. Отроение атмосферы и происходящие в ней процессы определяются характером солнечно-земных связей, и в этом аспекте экспериментальные исследования структуры и динамики ее заряженной компоненты - ионосферы - имеют важное значение в развитии знаний о Земле.В прикладном плане ионосфера изучается как среда, которая существенна образом определяет работу наземных и космических радиосредств различного назначения, и здесь можно выделить три направления. В современных условиях требования к точности радиолокационных измерений при контроле космического пространства становятся все более жесткими, и приходится учитывать сшибки ионосферного распространения радиоволн. Следовательно, большое значение приобретает внедрение результатов ионосферных исследований в практику работы РЛС. Использование декаметрошх радиоволн становится более эффективным, если выбор радиотрасс й параметров используемых средств делается с учетом текущего состояния ионосферы.И, наконец, особый интерес приобретают изучение нейтральной компоненты и ее контроль, которые в свете имеющихся модельных представлений можно проводить при тщательном анализе сигнала кекогеренггного рассеяния радиоволн.

Таким образом, экспер;ментальные исследования ионосферы во взаимосвязи с изменениями интенсивности солнечного излучения являются в настоящее время актуальной задачей.

Высотное распределение параметров с хорошим разрешением в принципе позволяют получить радиолокаторы некогерентного рассеяния (НР),использующие импульсный характер зондирования Однако ряд противоречий затрудняет попытки осуществить это одновременно в интервале высот 100...1000 км. Причина здесь кроется в структуре используемых зондирующих сигналов,не позволяющих учесть особенности рассеяния на различных ионосферных уровнях. Разрешение этих противоречий и предопределило постановку задачи данной диссертационной работы.

Цель диссертационной работы состоит в развитии теории некогерентного рассеяния радиоволн для случая зондирования ионосферы сложными сигналами и разработке методологии анализа рассеянного сигнала при измерениях высотных распределений электронной концентрации, температур электронов и ионов,вертикального дрейфа плазмы одновременно в интервале высот 100-1000 км

ри импульсном характере зондирования. Основное содержание диссертационной работы составляют: разработка принципов кодирования зондирующих сигналов,учитывающих некогерентный характер рассеяния;

разработка принципов построения систем корреляционной обработки рассеянных сигналов;

решение задачи восстановления исходных функций высотного распределения электронной концентрации,температур электронов и ионов и вертикального дрейфа ионосферной плазмы в случаях зондирования импульсами произвольной Форш;

систематизиция и анализ результатов измерений электронной концентрации,температур электронов и ионов за цикл солнечной _ активности (1978 - 1991 г).

Полученный массив данных (более 450 суток) по своему объ-му и качественному содержанию макет служить основой для построения модели среднеширотной ионосферы. Научная новизна работы заключается в том, что: впервые сформулированы принципы построения составных дискретно-частотных зондирувдих сигналов для исследований ионосферы с помощью импульсных радиолокаторов НР, разработаны и проанализированы различные варианты таких сигналов, шявлены и изучены особенности их применения;

разработана дискретная модель сигнала рассеяния, описываемая матрицей элементов со случайными значениями.Модель позволяет анализировать сигнал НР при многоэлементных кодах с фазовой и частотной манипуляцией несущей;

на основе предложенной модели решена прямая задача - расчет АКФ сигнала рассеяния для зондирукщих импульсов произвольной формы на выходе радиоприемной системы с конечной полосой пропускания;

решена задача построения кодированных зондирумцих сигналов, для которых при произвольном высотном распределении рас-сеивателей высотное разрешение измерений АКФ сигнала НР определяется элементом кода: сигналы описываются матрицей из п х 1 элементов, где каждый столбец - п-элементный код;

исследованы различные виды кодирования зондирующего сигнала: фазовая (О, П) и амплитудная (О, 1) манипуляция;

на основе проведен:ак теоретических исследований разработаны принципы построения систем обработки сигналов для работы в реальном времени при зондировании слоанши сигналами;

При разработке теории метода НР для случая импульсного зондирования были получены следующие ноше результаты:

выведены уравнения, позволяющие при произвольном высотном распределении сечения рассеяния <£(Ъ) описать преобразование исходной автокорреляционной функции (ДКФ) флуктуации электронной плотности в функцию измерений - АКФ сигнала НР, найдены решения, минимизирущие шибки обратного преобразования если <о (Ъ) монотонная функция;

на основе модели измерительных преобразований высотного распределения сечения рассеяния ь функцию высотного распределения мощности сигнала НР решена задача обратного пребра-зования для случаев линейной и экспоненциальной функции Со (Ь) и произвольной ее форме при коротких импульсах;

Таким образом, на ношх принципах применительно к средне-широтной ионосфере и используемому диапазону рабочих длин волн (Х0 5г2м) разработаны методология анализа сигнала рассеяния и математическое обеспечение ионосферных измерений, и на основе полученного экспериментального материала проведен анализ поведения основных параметров ионосферы в течение цикла солнечной активности.

Практическая ценность работа заключается в том, что: в результате выполненных измерений сформирован банк ионосферных данных (1978-1991г.);

на основе разработанных принципов построения систем обработки сигналов реализованы и внедрены в практику ионосферных измерений специализированный кореллометр и многоканальная ситема обработки и управления СКИФ, позволяющая работать со сложными сигналами;

результата иссследований и предложения по структуре составных дискретно-частотных кодированных сигналов и принципов их обработки были использованы при построении многоканальной радиоприемной системы и системы задащих генераторов радиолокатора некогерентного рассеяния Института ионосферы;

в практику измерений и анализа данных внедрены результаты методических разработок- Подробно« описание методик иэмере-

ний, алгоритмического и программного обеспечения вошли в "Руководство по методикам измерений методом НР параметров ионосферы ..." [1983 г.,240 с].

Результаты проведенных ионосферных измерений явились основным вкладом в создание эмпирической модели среднеширотной ионосферы.

Основные положения и результата, шносише на защиту.

1. Аналитические методы исследований характеристик сигналов рассеяния и результаты анализа особенностей зондирования ионосферы методом некогерентного рассеяния на различных ш-сотных уровнях.

2. Принципы построения составных зондирущих сигналов для наследований структура и динамики ионосферы.

3. Совокупность результатов исследований по применению сложных зондирующих сигналов, включая вопросы построения кодированных последовательностей и методы анализа сигнала рассеяния для зондирующих импульсов произвольней Форш.

4. Принципы построения и алгоритмическое обеспечение программируемых систем обработки и управления при зондировании ионосфэры слохными сигналами.

5. Принципа измерений радиальной составлякщей дрейфе} ионосферой плазмы.

6. Результаты анализа вариаций измеренных шеотных распределений электронной концентрации и температур ишов и электронов в цикле солнечной активности.

Достоверность и обоснованность результатов, лаауча?ашх в диссертации, обепечиваются:

1. Соответствие результатов измерений существую^®* моделям, описыващим шеотный и временной ход ионосферных паре>«зтров.

2. Соответствие результатов ионосферных измерений методам НР данны^а вертикального зондирования.

3. Соответствием результатов ионосферных измерений методом НР результата спутниковых измерений ("Интеркосмос-19").

Данная работа выполнена в соответствии с плаяш важнейших работ Института ионосфер! Академии наук и Шдастерства образования Украины.

Апробация работы и публикации. Основные материалы диссертации докладывались на 14 (Ленинград,1984г.), 15 (Алма-Ата, 1987г. ) и 16 (Харьков, 1980г.) Всесоюзных ко^еренциях по распространению радаошян, на Всесоюзных конференциях, и совещаниях " Теория и практика применения кетода кекогерент-кого рассеяния"(Харьков, 1983 и 1987 г.), на XI Всесоиенш совещании по проблема " Неоднородная структура ионосферы" (Ашхабад, 1986г.), на Всесоюзной научно-технической кожререн-цда"Современные проблемы радиоэлектроники" (Москва, 1888г.) .а такае на конференциях отраслевых министерств и совещаниях исполнителей комплексных КИР (Москва, Харьков, Иркутск).

Работа радиолокатора НР с использованием сяозкнх сигналов й результаты ионосферных измерений демонстрировались участникам 16 Всесоюзной конференции по распространению радиоволн.

По основным результатам исследований опубликовано 39 печатных работ,получено 12 авторских свидетельств на изобретения. Основные положения диссертации использованы в 18 отчетах по НИР. Результаты ионосферных измерений приведены в альбомах (1978-1991 гг).

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения шести глав, заключения, прилозений, списка литературы из 183 наименований и содержит 53 рисунка и 5 таблиц. Общий объем работы составляет 316 страниц .

Содержание работа

Во введении обсувдается актуальность исследований ионосферы с использованием метода некогерентного рассеяния. Отмечаются развитие сети действующих установок, их ¡•-зодер'ггнзация и тенденции к построению новых.

Отмечается также,что наиболее информативными являются импульсные установки, и их.эффективность определяется используемыми зондирузсгцими сигналами и организацией всего процесса измерений. Выделяется ряд задач, возникающих при интерпретации результатов измерений,,определяется цель исследований.

В первой главе анализируются зоадирущие сигналы.

Для изучения ионосферы Еьша максмнуш ионизации применяют шпульсы с длительностью порядка или болыве интервала корреляции тепловых флуктуаций электронной плотности. Для измерений сечения рассеяния с требуемым шсотнш разрешением используют короткие импульсы, которые однако не позволяют измерять распределение температур электронов и ионов по ш-

соте. Для исследований района максимума ионизации применяют последовательности сдвоенных импульсов и их модификации.

Для малых высот, где в Е-о5ласти возможно появление Еа и межслоевых долин, использует кодирование по фаза (ОДГ) . Это 13-зяементкые коды Баркера и М-гюследователькости. Как показывает практика, такие сигналы не эффективны при монотонных изменениях профиля электронной концентрации. В главе сделан анализ для случая, когда имеется только локализованное по высоте образование. При использовании согласованного фшштра и п - элементного кода максимальное значение отклика (сжатая составляющая) определяется выражением :

ис*= и4 + и2 + --- + ип. '

где и^ = и ЛО -декодированные отсчета, Ъ 0 соответствует высоте локального образования, момент отсчета, тэ - Так как сжатая составлящая есть случайная величина с нулевым средним, то для оценки ее дисперсии необходимо временное усреднение, и оно дает

иае= <( и4 + и2. * «П.)г> =

( П - |к|) И ( к т.) ,

1«

К.

где И ( кт3 ) = < и1+К>-

Из полученного выражения следует два вывода:

сжатая составляющая определяется не только значением сечения рассеяния,но и поведением АКФ флуктуаций сечения рассеяния; работа согласованного фильтра может быть смоделирована при использовании результатов корреляционной обработки для задержек О , тэ, 2тэ, ... (п-1) тэ .

В главе отмечается, что в связи с применением ке только

простых сигналов, преимуществом пользуется корреляционная обработка, однако при использовании ФМ - сигналов применяют согласованные фильтры.

Во второй главе изучаются особенности измерений характеристик ионосфера на различных высотных уровнях при Л£= 2 м.

Область выше 500 км отличается наиболее устойчивым поведением. Это допускает использование сеансов измерений большой длительности в течение всего суточного цикла. Однако уже при длительностях импульсов больше 200 икс методические ошибки измерения профиля мощности сигнала превышает1 1%, и они шше 10% при длительности импульса в три раза больше. Отсюда следует, что импульсы большой длительности применимы только при использовании алгоритмов обработки, устраняющих методические погрешности, связанные с недостаточным высотным разрешением.

Анализировался характер рассеяния зондирукщего импульса на непрерывно распределенных рассеивателях. Продвижение импульса в ионосфере и разбиение развертки дальности на участки приводит к тому, что вклад в результат измерения каздого из элементов рассеиващего объема оказывается зависящим от его координаты вдоль направления распространения. Получено уравнение, связыващее функцию измерений - АКФ сигнала НР - с исходным высотным распределением АКФ флуктуаций электронной плотности Н(Ъ.,т) и параметрами аппаратура - длительностью Ти зондирукщего импульса и длительностью Тс гыборки (строба по дальности) "?Ге. Если Тс = Ти = Т, то

Отсюда, если R(t,T) = P(t)r(T), то для интервала высот [ h - Д. h, h+Ah], Ah= сТ/2 , где с - скорость света получим

R

+

(1)

Со

- оО

Т (1 + n) (2 + n)

J a-< Г . to+A * ^-Д-.

= 1 - (t +Л)1п --+ (t -&)ln-

T L t„ t, J

\i

a-2

- In —- , -l / n i -2

V T 1

В выражениях (1,2) Д = T - т , h0= ct0 /2 - расстояние до центра рассеивамцего объема, коэффициенты а являются коэффициентами полинома P(t), описывакщего изменение сечения рассеяния в функции радиолокационной задержки t. = 2h/c. Используя разложение по Д ,получим

т.е., результат измерений АКФ зависит от вида функции P(t).

Ниже 250 км профиль электронной концентрации имеет сложный характер , что приводит к искажениям результатов измерений, если длительность импульса шбрана некорректно. Ошибки, моделируя работу радиолокатора, можно оценить. Исходное распределение сечения рассеяния по развертке дальности P(t) преобразуется в функцию измерений:

G?(h, а) = A (P(t)} = А{р(Ь)},

где вектор *а определяется совокупностью аппаратурных параметров. Для их идеальных значений при использовании импульсов прямоугольной фор« вектор 1? описывается двумя параметрами:

с Ти /2 и Дс= 'с Тс /2 .

Преобразование А состоит в последовательном выполнении двух линейных преобразований:

k (t ,т) = t0,/i,a4 ,а ) ;

' 4 ' 2. '" *

(2 )

к - '1 - /идй

Рь01, § р(Ъ' ) <й! ,<о ( Ъ, 1 )= J Р Ы, Д^) сШ' .

к-А* А

Отаопч мотно п<->лутппъ результат измерении для любой функции р(Ь), если она задана аналитически и может быть дифференцируема любое число раз. Для - Дс - Ас

ж (г^-и)!

Однако обратное преобразование удается сделать только в некоторых, но практически важных случаях. Например, если

Р(Ю = ехрЫЮ, то

ехрС^Ь]

С5(Ь, Ну Де ) = - х ' (3)

х ( ехр[«1ДсЗ - 1) = р(Ь + У^ 1п Р), ¥ = £ ( оС , Д , Дс).

Следовательно, прямое преобразование, как и для линейной зависимости р(Ъ), сводится к сдвигу исходной функции по дальности (высоте), А"7 - к обратному сдвигу.

Получено, что для заданных ограничений погрешности измерений длительность импульса (независимо от его формы при малых длительностях) может быть найдена из соотношения

бр(Ь) ( ДЬ)1 р"(Ь)/р(Ь)/ 12 , = сТи /2. (4)

Проведенный в главе анализ приводит к выводам:

выявления методическая ошибка измерений температур электронов и ионов при Ти т<„рр зависит от вида функциональной зависимости сечения рассеяния от высоты;

в практике некогерентного рассеяния корреляционная обработка не применяется при кодировании и не используется как фактор, повышающий помехоустойчивость радолокатора НР; развитие математического обеспечения измерений методом НР требует более детального подхода к

вопросам обработки сигнала с учетом реальной формы зондирующих.импульсов и конечных значений полосы пропускания радиоприемной системы.

Главы 3 и 4 посвящены поиску универсального зондирующего сигнала, с помощью которого можно было бы реализовать принципиальную для метода НР возможность получать детальный вертикальный профиль параметров ионосферы одновременно по всей ее толще. В главе 3 изучение методических искажений, связанных с непрерывным распределением рассеивателей, продолжено с целыо получить выражения , аналогичные (1) и (2), для общего случая зондирующего сигнала с включением в анализ переходных характеристик радиоприемной системы. Использование дискретных представлений, которые правомерны по крайней мере при длинах волн значительно больше дебаевского радиуса,позволило пространственно-временную структуру сигнала НР отобразить многомерным случайным вектором. Выведено, что при заданием в общем виде п - элементно! зондирующем сигнале

А = сИад (а ^ . . . а^), -К , (5)

мгновенное значение напряжения сигнала на выходе радиоприемной системы может быть выражено через через сумму элементов матрицы

Ъ - А х и х в , (6)

или

(7)

У

а. = а. е

ск. V <

где 0 = <Иая 1 = 1» л» - диагональная матрица,описы-

вающая импульсную'характеристику радиоприемной системы.

Матрица (и^.) характеризует высотное ( или по наклонной дальности) распределение сигналов НР по импульсному объему для элементов зонда единичной амплитуды и длительности.

Строчный индекс (М описывает пространственное положение рассеивающего элемента, индекс t - момент времени, когда на этом элементе происходит рассеяние соответствующего элемента зонда. Индекс в (7) связывает мгновенный отсчет напряжения с пространственным положением зонда.

Если С =.<Иав (1,0,0, ... ) что соответствует полосе пропускания £ —> оо , матрица Ъ приобретает вид столбца

го =

а. и

4 иб%о а и.2>0

али<-М

(8)

в котором все элементы некоррелированы. Такая запись дает достаточно наглядное представление о пространственно-временной структуре сигнала рассеяния.

Разбиение зонда на элемента а{, а^,-.. шполняется так, чтобы,с одной стороны, длительность элемента была минимальна ( например, несколько микросекунд ), и тогда отклик радиоприемной системы будет соответсвовать ее импульсной характеристике. С другой стороны, элемент должен занимать объем связанный с длиной рабочей волны Л0 соотношением

В конечном итоге дискретность, с которой списывается зонд и импульсная характеристика, задается тем временным шагом, с каким сигнал с выхода радиоприемной системы преобразуется в цифровую форму.

В развитие результатов, полученных в главе 2, использование матричных представлений дает возможность решать прямую задачу - расчет характеристик принятого сигнала при высотных

изменениях параметров рассеивающей среды - для общего случая зондирующего сигнала, в том числе и кодированного. В качестве примера решения прямой задачи рассмотрен случай с последовательностью сдвоенных импульсов А(а^,аг,... а к) при импульсной характеристике ... gк) и т > п . Для

этого практически важного случая было найдено, что результат измерений искажается реакцией фильтра так, что добавляются паразитные составляющие, обусловленные одновременным рассеянием от двух участков высот Ъ0 и

И (к-1) =а а И (к-1) + г (к-1)[а й (о) + а й (о)3, (9)

где а^ и аК - ненулевые элементы зондирующего сигнала, и-к-1

г (к-1) = Щ я. в,.. /

с 1+К г I

Отметим, что первый член в выражении ( 9 ) пропорционален произведению ац ак. Для одиночных импульсов ( Ти > тко а ) и выборки из 1 дискрет

/• т-1

И (к)®<

(1-к) £> (1) и и -киф -М,

1-й

. О , к > п

Аналогично могут быть найдены АКФ сигнала НР для любого варианта зондирующего сигнала.Такая возможность предопределяет болыцую степень свободы при построении сложного сигнала.

Анализ высотного строения ионосферы, свойств некогерентного рассеяния и особенностей работа импульсных установок НР показал на необходимость применения составных зондирующих сигналов и позволил выработать принципы их построения для получения вертикального распределения параметров ионосферы одновременно в интервале высот 100...1000 км.

Эти принципы формулируются следующим образом:

зондирующий сигнал составляется из дискретных частотных ЭЛ^^итор;

элемент , предназначенный для зондирования больших шсот, формируется в- начале посылки;

элемент, предназначенный для малых высот, завершает посылку;

элемент составного зондирующего сигнала может быть сложным;

совокупность свойств составного сигнала в об, щем случав может быть сформирована применением серии посылок. Один из вариантов составного зондирующего сигнала представлен на рис.1

f £ £

£ £ £ 1

£ £ £ 1

Рис.1

£

Сигнал состоит из трех дискретных частотных элементов. Элемент на частоте £о служит для исследований шше максимума и обладает наибольшей энергией. Элемент на частоте £1 - это встроенная последовательность сдвоенных импульсов, которая хорошо зарекомендовала себя при изучении ионосферы в максимуме ионизации. Элемент на частоте £2 служит для зондирования малых высот.

В третьей главе отмечается , что стационарный характер рассеяния, который позволяет оценивать значение АКФ сигнала НР по достаточно большому количеству независимых замеров,допускает варьирование параметрами зондирукгцего сигнала.Это обстоятельство использовалось при разработке и анализе алгорит-

нов кодирования элементов сложных зондирующих сигналов.

Показано, что при кодировании можно осуществить: подавление АКФ шума в канале корреляционной обработки;

подавление вкладов боковых лепестков АКФ зондирующего сигнала 11а(т), характерных для сиг- (10) налов с большим количеством элементов; компенсацию методических ошибок измерений.

рассмотрим фазовую манипуляцию. Если в традиционней радиолокации алгоритм обработки может быть построен в предположении, что отраженный сигнал сохраняет амплитудные и фазоше соотношения зондирующего,то разработанные принципы кодирования базируются на том, что АКФ сигнала НР и АКФ флуктуаций

сечения рассеяния И(т) связаны следующим образом:

\

^р(т) = На (т)»И (т)

Это соотношение и Шло использовано при построении алгоритмов кодирования. Как показал анализ, сформулированные в (10) требования могут быть выполнены только при применении некоторой совокупности посылок,задаваемых матрицей А (п х 1), имеющей 1 столбцов.Каждой столбец описывает один из п - элементных кодов (0,П) аналогично (5). Для каждого столбца при декодировании п последовательных отсчетов можно записать, используя (5) и (8):

8 ( п X п ) =

а(с<ис,о а<сг*Ч<

агс<и-<,о агсги 0|4 . .

&1с\ и-2,0 а,С2»Ч< . . а^иь-г.м

. . аеио.п--* к '

где с ■ = а . - элемента диагональной декодирующей матрицы.

В главней диагонали матрицы (И), где а ¿с ? = 1, находится разрешаемый элемент рассеивающнго объема , в побочных - элементы, создающие помеху.При корреляционной обработке вклад последних в измеряемую АКФ для т Ф О зависит от кода. Как показывает анализ, можно подобрать такую совокупность элементов матрицы A(n х 1),чтобы не только сделать их вклад равным нулю,но и выполнить все условия (10),описав их системой уравнений.Например, условие полней компенсации к -ей ординаты АКФ от 1-го высотного элемента определяется системой из 1

L

(<•).= О, i=l-n,n-l, i f О, k=l,n-l.

(12)

Здесь

И

коэффициенты

d¿K зависят от структуры j - го кода

и положения помехового участка ( индекс 1). Если вернуться к выражению (9),то можно увидеть, что задача подавления паразитной составляющей за счет реакции фильтра также может бить решена применением фазового кодирования в соответствии с матрицей

1 1

А (2 х 2) =

1 -1

Для получения необходимого высотного разрешения при измерениях высотного профиля мощности R(0,h) сигнала НР было предложено использовать амплитудную манипуляцию (0,1). Найдены алгоритмы кодирования - соответствующие матрицы сигналов и декодирующие матрицы, в которых элементам со значением о в первых соответствует -1 во вторых. При обработке АМ -сигнала декодируются и суммируются п последовательных результатов измерения R(0):npn декодировании i-oe значение умножают на -1, если i-ый элемент зонда равен нулю,и оставляют без изменения при а-=1. В качестве примеров ФМ и АМ - кодов приведены две матрицы, элементы которых найдены из системы уравнений (12), дополненных условием подавления АКФ аддитивного шума непосредственно в канале обработки. Для АМ кода, например, вы-

полнение этого условия сводится к току , что в каждой строке количество нулей должно бьггь равно количеству единиц:

V7 ~4)=

1 0 1 0

+ + + + 1 0 1 0

- - - 0 1 0 1

+ - 0 1 0 1

— - + А^Ю х 4)= 0 1 1 0

- - 0 1 0 1

- + - - 0 1 1 0

4- + 1 0 0 1 0 1 0 1 10 1 0

Индексы ц>% означают соответственно фазовую и амплитудную манипуляцию. Если в сигнале А (10 к-4) поднять местами О и 1, то получений сигнал будет обладать теми же свойствами , что и первый. Это позволяет формировать сигнал» меняя частотное заполнение и тогда О будет означать отсуствиз излучения ка первой рабочей частоте и излучение ка другой.

Так как при АМ не имеет значения фаза шле5а№$,то АН можно использовать одновременно с фазовой шнипуляцией. АКФ при этом измеряется с соответствующим элементу кода высот-ньм разрешением на всем или шбранком интервале задериеп.

одним направление:'-! в разработанных принципах кодирования при АМ-манипуаяции является использование эффекта Фара-дея для определения абоошгоых значений электронной концентрации ( рабочие длины волн 1...6м ). Иа-енениеи направлен;¡я вращения сигнал разбивается на элементы, когорта принимаются раздельными каналами ( обыкновенная и необыкновенная кшжз-ненты ).Используется различие в скоростях распространения, которое приводит к току, что изменение разности фаз сигналов мезду каналами становится функцией высота.

Если в одном из каналов вводить дискретно изменяемую задержку, для компенсирования изменения разности фаз, то можно находить абсолютное значение электронной концентрации с высотным разрешением порядка 10 км, независимо от уровня эяек-

тронной концентрации.

На основе выполненных исследований ряд вариантов составных зондирующих сигналов, рассмотренных в главе 3, расширен сигналами с применением кодирования. Один из таких сигналов представлен матрицей, в которой строки описывают 21- элементный код с ашлитудно-частотной и фазовой манипуляцией:

ааЪЬссйаа(!с!ЬЬеесо!!ЬЬ

а а Ь Ъ с с д-а-а й <5-Ь-Ъ е е-с-с £ £ Ъ Ь й ¿1 е е ! ! а а-й-<1 Ь Ь-е-е с е в 3

ЬЬЬЬЬЬЬЬЬЙЬЬЬЬЬЬЬЬИЬЬ 8888ЁЕВВВВВЕв8ВЗ£ЕВеВ

Каадый элемент сигнала имеет длительность 40 мкс и для со-отЕетсвукщих рабочих частот - они индексируются буквами латинского алфавита - принимает три значения : 0 ( нет излучения),! ( есть излучение) и -1 ( изменение фазы несущей).Перше две строки ( частоты а,Ъ,с,<1геД) представляют последовательность сдвоенных импульсов ( каадый длительностью два элемента ) с количеством сдвигов, равным шести. Их дополняют третья и четвертая строки, которые реализуют фазовое кодирование. Пятая и шестая строки - это импульсы для исследований ионосферы выше максимума ионизации, и в таком сочетании они позволяют использовать преимущества амплитудной манипуляции. Последние элементы 1-4 строк ( ёеш,Ш ) предназначены для измерений ниже максимума ионизации.

Пятая глава посвящена аппаратурной реализуемости измерений с использованием предложенных сложных зондирующих сигналов. Основные трудности здесь заключаются в следующем: от развертки к развертке меняется структура зондирующего сигнала;

в пределах одной развертки дальности требуется одновременная или поочередная работа нескольких алгоритмов;

С учетам отмеченных выше трудностей, следущие положения

были взяты за основу при формулировании основных требований: обработка сигналов НР, формирование зондирующих сигналов и управление комплекса« НР в целом должны осуществляться в рамках единой аппаратной системы;

система обработки и управления должна бьггь построена как программируемая цифровая гибкая вычислительная структура;

Основной принцип,который использовался при построении алгоритмов обработки сигнала НР, заключался в том, чтобы максимально использовать очевидные свойства рассеянного сигнала: спектр сигнала симметричен относительно некоторой центральной частоты; эта частота с точностью до доплеровского сдвига равна частоте падающей ЭМ волны.

Это позволяет при цифровой обработке связать частоту квантования fq сигнала на выходе радиоприемного устойства с сеткой частот задающей системы радиолокатора. Как оказалось, в таком случае достигаются значительные преимущества при обработке на промежуточной частоте fo. Такая связь означает, что

fq. / fo = г, (13)

где г -рациональное число: г = m / п, если m и п числа натурального ряда. Соотношение (13) при существенном сокращении' объема производимых операций позволяет решать вопросы фазовой манипуляции, и, что особенно важно измерять АКФ сигнала при асимметрии спектра рассеяния.Такие случаи соответствуют наличию в плазме токов и представляют особый интерес в исследованиях ионосферы в связи с тем,что механизм их возникновения недостаточно изучен из-за отсутствия надежного экспериментального материала.

В общем случае АКФ сигнала рассеяния имеет вид

'R (т) = А(т) eos 2nfet + В (т) sin 2nf0t .

Использование соотношения (13),например, при г = 4 позволяет реализовать задержки тк и t¿ такие, что

cos 2nfetk= 1 и sin 2nf0t¿= 1

Это дает возможность получить раздельно огибающие А (т) и В (т'). Отслеживание нестабильностей задающей системы, обеспечиваемое выполнением соотношения (13), позволяет ввдержи-вать необходимые временные соотношения при формировании сигнала и его обработке и выделять весьма малые доплеровские смещения за счет дрейфа плазмы , составляющие 0,001...0,0001 общей ширины спектра рассеяния. Например, если взять г = 4, то имея три отсчета сигнала для моментов t , t + n/fo , t + ( n + l/4)/fo получим при корреляционной обработке:

R = R(t') / R(t) = cos 2n(fo + 2Vd/*,)t'/

/ eos 2n(fo + 2Vd/Afl)t , (14)

т'= ( n + 1/4 ) / fo, T = n / fo . Отсюда при малых значениях скорости дрейфа Vd получим,: Vd ^ - aresin R / ( 4пт/)

В общем случае измерения m ординат АКФ скорость дрейфа Vd при зеркальных преобразованиях спектра, реализуемых на исследовательском комплексе HP Института ионосферы , можно найти как значение, при котором достигает минимума функционал

^— r cos 2n(fo + 2Vd/x¡»)t. -. 2

L(Vd)= ) R,.--4 , T.= (n.+l/3)/fo

l eos 2n(fo - 2Vd/aa)t.J 1 -

i=l -В связи с большим динамическим диапазоном цифровая обработка сигнала HP требует адекватного подхода к решению вопроса о количестве уровней квантования. При известно« законе распределения амплитуд есть возможность выбрать наиболее оп-. тимальное количество разрядов цифрового представления сигна-

ла НР,чтобы избежать нелинейшх эффектов из-за несоответствия сигнала разрядной сетке аналого-цифрового преобразователя : шагу ( Л ) и количеству уровней ( п ) квантования. Границы, где начинаются искажения, предлагается оценивать, оперируя с производной

а ик / а (<зЪ = f( А , п ) ,

которая меньше единицы ( 1 - б ) на верхней границе и больше единицы ( 1 + б ) - при малых уровнях входного напряжения. Здесь ик и <оа - ква!тгованные значения напряжения и дисперсия сигнала на входе. Найдено, что

ехр С- х2/8 (2к - I)2-] , х = (15)

Отсюда можно получить связь максимального значения отношения сигнал/шум с требуемым количеством уровней квантования

п1 & 8,66 (а +1) ( п > 4 , б < 0,001 ) .

Анализ операций,выполняемых при определении спектра мощности и АКФ сигнала НР, привел к вычислительной структуре,имеющей несколько параллельно работающих однотипных каналов. В ней связь между каналами осуществляется оперативным сдвиговым регистром, а его работа построена так,что осуществляется конвейерный принцип обработки. Это позволяет достичь производительности более 300 млн. операций в секунду.Практическим воплощением разработанной структуры является система обработки и управления СКИФ, внедренная на радиолокаторе некогерентного рассеяния Института ионосферы.

Оценки возможностей этой аппаратуры, которые реализуются программами управления, и проверки на практике показали, что помимо заложенных при проектировании режимов могут быть осуществлены также:

измерения функции распределения амплитуд;

измерения чересперисдаой корреляции; обслуживание до 16 независимых каналов из>з-рений характеристик случайных сигналов; моделирование работы цифровых средств обработки и др.

В главе 6 рассмотрена результата зкспер;:кзнталькых исследований структуры и динамики ионосферы и особенности организации работы вычислительных средств на комплексе нэкогзрент-ного рассеяния в их взаимосвязи с системами обработки сигналов.

Разработанное программное обеспечение (ПО) состатг из ПО работы мультипроцессора и систеш <ЖИФ в целом (программ управления); ПО обработки результатов изкерешй.

В зависимости от используемых сигналов ал горит» 5 J обрабопш имеют разную степень сложности, однако сии построены так,что вертикальное распределение параметров определяется в реальном Macarras© времени, что выгодно отличает s-ix ст щхс-еакяекнх на зарубежных установках КР.

Базошм является алгоритм шдал~зжя АЖ> сигнала из жзси сигнал+щум, который зависит от резиш игкзрзкий- Напр:эшр, для элемента составного сигнала, кмекг^зго наибольшую длительность, обработка стрс^ггся следукгции образом:

учитываются налинейньгэ искажения и затем находятся коэффициент корреляции (ККФ) сигнала НР ; гторрэкткруется форма ККФ по результатам расчета . значений функции p(t), которая кнеег смзел ексот-ного распределения мощности при длительности зонда ТИ —> О.

Анализ болыюго числа измеренных прсйялей мощности сигнала НР на шсотах выше максимума гагяшл, что при Ти—> О Функция p(t) аппроксимируется полииохсм

Результат измзз

>р@нкй мсгпноста Рг шгет быть шразеи

е.

-Ьс

(Ч,Т ) = J ( Ъ/ г + а2/ ...иг - V т) л -¿,+т -б.-т

+/ ( а^/ г + а^/ га+ г + т) (17)

»

Если имеется ряд измеренных значений

Ре( ), Рс( 1п.т ),..., Рй( )

то можно составить систему из п уравнений относительно неизвестных коффициентов а К

Матрица коффициентов ( Ъ^) рассчитывается заранее с помощью выражения (1):

Далее используются выражения (2), которые позволяет найти корректирущий множитель к(г0,т), приводящий ход измеренной кривой 1?йр(т) к исходному виду К (т).

Один из вариантов измерения дрейфа реализуется, начиная с организации режима работы системы обработки СКИФ. При значениях г - 3 измеряются ординаты для задер&ек, например, т , тт где т равно целому числу периодов промежуточной частоты, а т' и т"- соответственно на треть периода меньше и больше .

где И(т) соответствуют АКФ флуктуаций сечения рассеяния в отсутствие дрейфа.Далее, при использовании нескольких ординат измеряемой АКФ отыскивается минимум функционала, составленного из равенств (14).

(18)

Чк = V V' Т = 1,п

И(тО = -1 / 2 '(1 + А) Н (т), = -1 / 2 (1 -<*) К (т),

Ионосферные исследования за период 1978 - 1991 гг. в большинстве случаев проводились с применением простых сигна-в сочетании с последовательностями сдвоенных импульсов. Изме-мерения показывают,что там, где высотное разрешение и интервал задержек соответствовали локальным характеристикам ионосферной плазмы, экспериментальные результаты хорошо укладываются в рамки существующих физических представлений. Измерения в переходные периоды (восход и заход Солнца, возмущения геомагнитного поля и др.) показывают также, что ценность экспериментов была бы выше, если бы использовались составные зондирующие сигналы, и,следовательно, актуальность самой постановки вопроса вытекает из практики исследований.

С позиций известных физических представлений анализировалось поведение измеренной функции распределения Ые(Ь) для зимы и лета в максимуме солнечней активности (рис.2). Днем, и ночью выше максимума ионизации производная <Ше(Ь)/с1Ь имеет практически одни и те же значения.В минимум солнечной активности форма профилей Ые(Ь) иная : уменьшается полутолщина и максимум ионизации лежит на меньших высотах. Экспериментальные данные,характеризующие суточное развитие профилей Ке(Ь), представлены на рис.3 (максимум солнечной активности). Поведение высотных профилей электронных и ионных температур Те(Ъ) и ТКЬ) представлены на рис.4 и рис.5. Максимальная разница температур наблюдается зимним днем при минимуме СА. Суточные колебания температуры электронов определяются вариациями электронной плотности. Они противоположны им по фазе. В летнее время в минимуме солнечной активности (рис. 6) утреннее нарастание начинается примерно за час до восхода Солнца. Температура растет со скоростью 10 К/мин на высоте 300 км. Достаточно хорошо просматривается влияние восхода в магнитосопряженной точке.

Вертикальная составляющая дрейфа плазмы измеряется параллельно с Те,Т1 и Ые. В диссертации представлены лишь отдельные результаты в подтверждение корректности разработанных методик. На рис.7 приведен высотный ход Уг(Ь), наиболее характерный для полудня в период минимума СА.

Наличие сильных возмущений приводит к существенным перестройкам структуры ионосферы, и ретроспективный анализ проведенных измерений показывает на необходимость модифицирования

Ьысотнов распределение электронной концентрации.Максимум солнечной активности.Зима и лето 1&аиг. ( 1^201. 1^=186, Ар =33 И ^=193, ^=206. Ар = 9 )

' - I "1 7 Г Г ■ Г )"' [-"'! Г. ^ ~ г ~ -;•.•<» _

1:п; л\1 ; п:1".б;.! пягв'гт .....«п--г •*••»•• :• ; 1 ^ *>

Еысотно-временное распределение электронной концентрации. Максимум --аме-пюй активности.Лэто 1960г. У =193, ? =20а. Ар=Э

PC Еысся-но-временное распредчление темпы pa тур улокт^ноп.пинииум

L1С. о солнечной активности.Лето 1&8Ьг, F =69. F г78. Ар-13

tucOTOJé изменения вертикальной оостаадяодги дрейфа (нарт полдень)

Рис. ?.

зондирующих сигналов.Пример сильного возмущения дают результаты измерений 14.07.82 г. ( Ар = 118).За весь период наблюдений возмущения такого уровня наблюдались дважды.

В Заключении подведены итоги работы.

Основные результаты и выводы.

В диссертации существующая теория некогерентного рассеяния радиоволн развита для ее применения к случаям зондирования ионосферы импульсами произвольной формы. На этой основе решены принципиальные вопросы построения систем обработки сигнала НР и разработано математическое обеспечение измерений высотных распределений электронной концентрации , температур электронов и ионов, а также вертикального дрейфа плазмы одновременно в интервале высот 100...1000 км.

Выполненные при этом исследования, сформулированные положения и методология анализа образуют основы нового направления в изучении ионосферы методом НР, в котором задача измерений вертикальных распределений ионосферных параметров решается с применением разработанных сложных зондирующих сигналов, адаптированных к особенностям распространения и некогерентного рассеяния радиоволн УКВ -диапазона в ионосферной плазме. Содержание этого направления и полученные основные результаты сводятся к следующему.

1.Анализ особенностей измерений характеристик сигнала ГО на различных высотных уровнях. На основе предложенной модели рассеяния при импульсном зондировании выведены уравнения и получены аналитические выражения, позволяющее описать преобразование исходной АКФ флуктуации сечения рассеяния в функцию измерений - АКФ сигнала НР. Показано, что обратное преобразование без учета при этом высотного изменения сечения расссеяния приводит к ошибкам в измерениях температур.

2.Анализ существующих методик измерений. Они построены на на применении корреляционных методов обработки, однако такая обработка не производится при кодировании, которое к тему же не используется как фактор,повышающий помехоустойчивость радиолокаторов НР. Показано, что весь комплекс вопросов обра-

ботки решается, если применить составной зондирующий сигнал, с элементами, обеспечивающими требуемое разрешение при измерении параметров ионосферы, и элементами, позволяющими компенсировать влияние помех.

3.Дискретная модель сигнала рассеяния. Предложено пространственно- временную структуру рассеянного поля отображать многомерным случайным вектором.Это позволяет выражать сигнал НР на шкоде радиоприемной системы матрицей и находить его АКФ при зондирующих импульсах произвольной формы для общего случая высотного распределения рассеивателей.

4-Принципы построения составных зондирующих сигналов.Разработаны принципы, дающие возможность стрэить составные дискретно-частотные зондирующие сигналы, характеризующееся малой методической ошибкой при измерениях вертикального профиля ионосферных параметров одновременно в интервале высот 100...1СХХ> км. В рамках найденных решений вся совокупность свойств зондирующего сигнала в общем случае реализуется группой из нескольких посылок, которые содержат структурные элементы, предназначенные для отдельных высотных уровней.

5.Принципы кодирования. Исходным при их разработке было то, что некогерентное рассеяние это случайный стационарный процесс .Зондирующий сигнал кодируется по Фазе (0,П) или (и) амплитуде (0,1) так, что при последующей корреляционной обработке сигнала НР создаются условия для исключения существенных методических ошибок измерений и подавления в канале корреляционной обработки АКФ аддитивного щума и помех за счет боковых лепестков АКФ зондируюшего сигнала. Необходимые для этого свойства определяются законом кодирования,главной особенностью которого является использование группы из 1 чередующихся п - элементных посылок, которую предложено описывать матрицей А (п х 1). Дискретная модель сигнала некогерентного рассеяния позволяет по заданным свойствам, выбрав количество посылок 1, составить и решить систему уравнений, относительно искомых элементов матрицы А (п х 1). В диссертации приведены частные примеры.

6.Принципы построения систем обработки для работы со сложными зондирующими сигналами.Такая система может быть реализована как гибкая программируемая вычислительная структура

с функциями формирования зондирующего сигнала. Тактирущая частота через систему задающих гетеродинов яестко связана с центральной частотой спектра излученного сигнала.Это обеспечивает необходимую при корреляционных измерениях точность временных соотношений и позволяет выделять веск-га малые доп-леровские добавки ( 0.001 от шрины спектра рассеяного сигнала), обусловленные дрейфом ионосферной

7.Анализ возможностей и практика использовании внедренной на радиолокаторе некогеректкого рассеяния Института ионосфера систеш обработки и управления СКЖ» показали ее широкие возможности в применении сло&ных зондирующих сигналов и модификации существующих режимов измерений.

8.Возможные применения разработанных пр:тнципов кодирования составных зондирующих сигналов и методологии их анализа грозно предложить по следужцим направлениям :

адаптация поведения радиолокатора НР к изменяющимся в ходе эксперимента ионосферным условиям;

текущий контроль радиолокатора НР в целом; радиолокационные измерения: исключение неоднозначности в определении дальности, одновременное обслуживание ближних и дальних дистанций, в РЛС контроля космического пространства - текущий учет ионосферного распространения радиоволн включением в зондирующий сигнал дополнительного элемента и введением специального канала обработки ионосферной информации.

По первому направлению есть все необходимые предпосылки: обработка в реальном масштабе времени, возможность управления зондирующим сигналом, наличие банка ионосферных данных.

Экспериментальные данные. Для средних пзфот получен уникальный массив ионосферной информации,охватывающий цикл солнечной активности (1978 - 1991 г.). Сопоставление полученного экспериментального материала с результатами известных к настоящему времени теоретических исследований указывает на их хорошее совпадение и подтверждает корректность разработанного автором методического обеспечения. Результаты экспериментальных исследований ионосферы,представляющие достаточный в статистическом плане набор ионосферных ситуаций, доказывают на практике основные положения дисертации, касающиеся

необходимости применения сложных зондирующих сигналов, принтов их построения и принципов организации цифровых систем для обработки сигналов кекогерентного рассеяния.

На основа большого массива экспериментальных данных ( не менее 450 суток) отмечены следующие закономерности поведения ионосферы:

Электронная концентрация в суточных распределениях проявляет четко выраженный зимний и леггний характер. Зимние периода отличаются от летних зиачитеяьнь&ги колебаниями Пэ, а такте посяетоауночным роете»! электронной концентрации; в летнее время наблюдается вечерний максимум, который в минимум солнечной активности зачастую лравьЕзает дневной. Сезонные изменения высоты максимума ионизации И характеризуйся тем, что летом она болнзе, ч=м зимой,причем с ростом солнечной активности Ь растет независимо от сезона и времени суток,что, по-видимому, объясняется изменениями параметров нейтральной атмосферы. С убыванием солнечной активности как правило уменьшаются полутолщина параболичэкого слоя и зффективная высота однородной атмосферы : такая закономерность отмечается зимой и в периода равноденствия.

Вариации параметров слоев Е и Р1 и мехслсзвол долина отражают перестройку тонкой структуры ионосферы в течение цикла солнечной активности. Отмечено, что . разность мацду высотой максимума Н и высотой минимума долины составляет 10...15 км, в то время как сезонные и циклические изменения шеота Н носят сложный характер,согласуясь тем не менее с современными теоретическими представлениями.В период низкой солнечной активности максимум слоя Р1 леаит преимущественно на высотах 170...180 км, а минимум долины - на высотах 180-200

км.При высокой солнечной активности слой Е1 наблюдается пре-ю-о^ественно как уступ на профиле Не(Ь).Шсота точки перегиба изменяется от 160 км до 200 км;долина К1-Е2 чрезвычайно редка.При возмущении магнитного поля часто наблюдается подъем слоя и расслоение при одновременном уменьшении концентрации в слое Р2 так,ч то она становится меньше, чем в слое Р1.Неходимо ошетить,что детальное изучение всей этой области высот требует применение в работе комплекса НР слсаных

зондирущих сигналов, которые бы как нининун обеспечивали необходимое высотное разрешение на высотах максиму*®. шнизацш и ниЕе соответственно 10 км и 1...3 км.

Температуры электронов и ионов определяются как степенью разогрева атмосферы, так и процессами тепх:осбкека медду частицами. Шсотные вариации Те зависят от зкачезжй Нз, так как Не определяет скорость теплопередачи. При Не < 10 см" конатои-ньй рост Те отмечается на всех высотах. При Ив >10 см'-^ на профилях Те наблюдаются отсицательше градиенты, что хороню просматривается при высокой и садней СА.В течение цикла солнечной активности наблюдаются различные типы врамэнтж изменений Те: от пологого "плато" до двугорбых сюздэтрнчшх и несимметричных кривых в зависккости от уровня Не до и после полудня.В зккнне месяцы хорошо просматривается влияние потока фотоэлектронов из магнитссопряженной области ионосферы на поведение Те при восходе и заходе Солнца.Утренний рост Те привязан к тому восходу, где он происходи? ранквз.Наибольшая разница Те - Т1 наблюдается при восходе Солнца.Рост СА приводит к увеличение температуры коноз.

Вертикальная составляющая дрейфа консферной шгазкн высотные вариацш, которое составляют кэ более 20 м/с. Наибольшие градиенты на высотном ходе наблюдаются в утрзннкз часы; в этот период на суточных ходах Уз отнэчен ярко щра-яеш-ый подъем. На годовом ходе среднемесячных значений <Чз> наблюдается наличие полугодовых вариащ-й: в зинке-взсеннкй период <У2>=-10...-2,5 м/с, в летне-осенний <Чг>--7...+3 м/с, максимум скорости нисходящего ( - ) потока приходится на интервал 200...350 км.

При магнитных возмущениях вариацш параметров области I? прешшают фоноше ( 10% для критической частота и 12. .17км для высоты максимума ионизации ) от 2 до 3 раз. При сильных магнитных Еознущениях (как пргмзр 14 июля 1982 г., Ар=118) существенно падает значение Не в максимума ионизации и расте высота. Значения температур и их временной ход пресбретаюг. характер, не укладывающийся в привычные представления.

В подобных случаях слоккьге зондирукхциэ сигналы предоставляют хорошие воамолности для обнаружения и наблодешй за

развитием ионосферных возмущений на всех высотных уровнях в интервале 100... 1000 км. Дальнейшее усиление качественной стороны исследований структуры и динамики ионосфера, как это сейчас представляется, определяется степенью использования предлагаешх сложых зондирующих сигналов и оптимизацией на их основе всего процесса измерений.

Проведенные за цикл солнечной активности (1978-1991г) шно сфернш измерения и сформированный на их основе банк данных явились суцесгвеишм вкладом в Ешолнение важной прикладной задачи - построение эмпирической модели среднегщротной ионосферы ( Институт ионосферы Ж и Минобразования Украины), необходимой для прогнозирования поведения и учета ее регулярных- и нестационарных характеристик, пщ проектировании к> эксплуатации радиотехнических систем метрового и декахетрового диапазонов.

Таким образом, полно сделать следуйте швода: разработанные в диссертации теоретические положения, сформулированные прмнщша построй шя систем обработгж и полученное результата мо&но квалифицировать как крупное достизение в области зксперижнтальных исследований структура и динамики ионосферы, создающее оснош научного направления, захлю-чаадегося в использовании слоеных зондирующих сигналов, адаптированных к особенностям распространения и некогерентного рассеяния радиолеолн в ионосферной плазме.

Основные положения диссертации опубликованы в работах:

1. Рогхжкин Е.В. Измерение параметров ионосферной плазмы по корреляционной функции сигнала некогерентного рассеяния / Ионосферные исследования 27. М. 1979. с.46-59

2. Рогсшкин Е.В. Кодирование при ионосферных измерениях методом НР// Ионосфера 1/91, сб. научн. трудов, шп1, 1991, Харьков, с.77-88

3. Рогожин Е.В., Таран В.И., Маенко Ф.А. Корреляционные измерения электронной и ионной температур// Геомагнетизм и аэрономия.1976, т.ХУ1, Но 2, с.280-282

4. Таран В.И., Рогоакин Е.В., Селиверстов В.Н. Исследование

вертикального дрейфа в области F ионосферы / Ионосферные исследования, No27,1979.M.: Сов.радио,с. 86-91

5. Таран В.И., Рогожкин Е.В., Головин В.И. и др. Электронная температура области F ионосферы / Ионосферные исследования No 27.1979.ML:Сов.радио, с.98-101

6. Таран В.И.,Рогожкин"Е.В.,Григоренко Е.В. и др. Специализированный измерительный комплекс Харьковского политехнического института для исследований ионосферы методом некогерентного рассеяния// Известия шсших учебных заведений. Радиофизика. 1975,т.18,Но 9,с.1387-1388

7. Таран В.И. ,Григоренко Е.И.,Рогожкин Е.В.,Смирнов А.Н. Метод некогеренткого рассеяния в исследованиях ионосферы / Техника средств связи.Серия СС.вып.2,М.,1982, с.61-69

8. Лиокумович В.И.,Рогохкин Е.В.,Таран В.И. К расчету параметров сигнала при некогерентном рассеянии радиоволн/Труды 8 Всесоюзной конференции по распространению радиоволн, секция 1. ИЗМИРАН,1972,с.225-234

9. Рогожкин Е.В. йзбор параметров квантования квазкшумошх сигналов на выходе радиоприемных устройств/ Респ. меж-вед.сб. Радиотехника, вып. 16, 1971, Харьков, с.115-119

Ю.Афонин В.В., Васильев В.К., Григореяко Е.И., КушнереЕС-кий Ю.В., Рогожкин Е.В., Таран В.И., Флигель М.Д., Еаулин Ю.Н., Шоя Л.Д. Одновременные измерения электронной концентрации и локальной электронной температуры на спутни-ке"Интеркссмос-19" и нэтодом некогерентного рассеяния.Материалы рабочей группы по результатам обработки.Интеркос-мос-19,Прага, 1983.

11.-Рогожкин Е.В., Лиокумович В.И. К вопросу о спектре и мощности рассеянного ионосферой сигнала// Вестн. Харьк. политехи. ин-та , сер. Радиотехника, No 22(70), выл 1,1967, с.12-14.

12.3акорин A.A., Жиляков Е.Г., Рогожкш Е.В., Хлебников А.Н. Способ определения параметров ионосферы. A.c. Но 1250064 с приоритетом от 5.10.1984

13.Головин В.И., Рогожин Е.В., Таран В.И. и др. Наблюдения ионосферы с помощью метода некогерентного рассеяния. Сообщение 2. Аппаратурные и методические особенности // Вестн. Харьк. политехи, ин-та. 1979.No 155:Исслед. ионосферы методом некогерентного рассеяния, вып 1, с.12-22

14.Рогожкин Е.В. Кодирование элементов составного сигнала

при HP // Еестн.Харьк.политехи. ин-та.1988. 259:Исслед. ионосферы методом некогерентного рассеяния.Шп.6,с.19-26

15.Рогожкин Е.В., Пуляев В.А. Измерение параметров ионосфера с использованием фазовой манипуляции несущей // Вестн. Харьк. политехи, ин-та.1988. No 234 : Исслед.ионосферы методе« некогерентного рассеяния. Вып.4,с.30-34

16.Рогожин Е.В., Пуляев В.А. Использование манипуляции при некогерентном рассеянии. Сообщение 1. Обработка ионосферных сигналов при амплитудной манипуляции несущей // Вест. Харьк.политехи. ин-та.1987.Но 248:Исслед. ионосферы методом некогерентного рассеяния. Шп.5,с.27-30

17.Рогожин Е.В. Количество уровней квантования при многоканальной обработке сигнала некогерентного рассеяния // Вестн.Харьк,политехи.ин-та. 1981. Ко 183:Исслед.ионосфер»! методом некогерентного рассеяния. Blei.3,с.49-54

18.Рогохкин Е.В..Забирко М.Н.,Паун МЛ1. и др.Коррелометр измерительного комплекса Харьковского политехнического инс-титута/Вестн.Харьк. политехи.ин-та.1979. No 183 : Исслед. ионосферы методом некогерентного рассеяния. Выл. 3, с. 40- 44

19.Рогожкин Е.В. ,Маенко Ф.А.Цифровой коррелометр для обработки сигналов с известной центральной частотой спектра //Вестн. Харьк.политехи. ин-та Ко 103, сер. Автоматика и приборостроение, шп.2,1975,с.70-74

20.Рогожин Е.В.,Маенко Ф.А. Особенности работы аналого-цифрового преобразователя с малым количеством уровней квантования // Вестн. Харьк. политехи, ин-та.1974, Ыо 85. Автоматика и приборостроение, вып 1,с.70-75.

21.Габриелян И.X.»Никитина И.А., Рогожин Е.В., Жиляков Е.Г. Моделирование профиля мощности сигнала НР//Вест.Харьк.политехи. ин-та.1989.No 271: Исслед.ионосферы методом некогерентного рассеяния. Вып.7,с.42 -47

22. Рогожкин Е.В. ,Боговский В.К., Смирнов А.Н. ,Геряггейн Л.Я. Предварительные результаты исследования воздействия коротковолнового нагрева на ионосферу //Вестн. Харьк.политехи, ин-та .1987. No 248 : Исслед.ионосферы методш некогерентного рассеяния.Вып.5,с.47-49

23.Рогожкин Е.В.Оптимизация зондирующего сигнала при исследовании структур)! и динамики ионосферы методом некогерен-

тного рассеяния/14 Всесоюзная конференция по распространению радиоволн.Тезисы докладов.часть 1,М.1984,с.108-109

24.Рогожкин Е.В., Таран В.И., Хлебников А.Н., Приходько В.Д. Устройство для измерения ординат корреляционной функции. A.c.No 1230449 с приоритетом от 20.09.1982

25.Рогожкин Е.В.,Пуляев В.А.,Смирнов А.Н.,Гервтейн Л.Я. Устройство для измерения корреляционной функции сигнала, некогерентно рассеянного ионосферой. A.c. Но 1371248 с приоритетом от 09.10.1984

26.Рогожкин Е.В., Пуляев В.А Устройство для измерения корреляционной функции сигнала, некогерентно рассеянного ионосферой. A.c. Но 1429771 с приоритетом от 01.11.1985

27.Рогожин Е.В., Пуляев В.А Устройство для измерения корреляционной функции сигнала, некогерентно рассеянного ионосферой. A.c. No 1378602 с приоритетом от 08.05.1986

28.Рогожкин Е.В., Пуляев В.А Устройство для измерения корреляционной функции сигнала, некогерентно рассеянного ионосферой. A.c. No 1489406 с приоритетом от 17.10.1986

29.Рогожкин Е.В.,Пуляев В. А.,Хлебников А.Н. Радиолокатор некогерентного рассеяния с внутриимпульсной манипуляцией поляризацией. A.c.No 1412476 с приоритетом от 29.12.1986

30.Рогожкин Е.В., Пуляев В.А. Устройство для измерения мощности сигнала, некогерентно рассеянного ионосферой. A.c. Но 1542257 с приоритетом от 28.07.1987

31-Рогожкин Е.В., Таран В.И., Филоненко В.А. и др. Устройство определения скорости дрейфа ионосферной плазмы. A.c. Но 1503529 с приоритетен от 02.02.1987

32.Смирнов А.Н., Таран В.И., Герштейн Л.Я., Рогожкин Е.В.Устройство измерения корреляционной функции сигнала,некогерентно рассеянного ионосферой. A.c. Но 1544027 с приоритетом от 15.04.1987

33.Рогожкин Е.В., Пуляев В.А., Болибок A.B. Устройство для зондирования ионосфера. A.c.No 1596935 с приоритетом от 04.04ч1988

Научное издание

РОГОЖКИН Евгений Васильевич

СЛОЖНЫЕ ЗОНДИРУЮЩИЕ СИГНАЛЫ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЙ СТРУКТУРЫ И ДИНАМИКИ ИОНОСФЕРЫ МЕТОДОМ КОГЕРЕНТНОГО РАССЕЯНИЯ

Подп. в печ.07.12.93. Формат 60x84/16. Бум.офс. 0}>с.печ. Уч.-изд.л. 2,5. Тираж 100 экз. Зак. 135. Бесплатно

Ротапринт ИРЭ АН Украины Харьков-85, ул.Ак.Проскуры, 12