ИЗМЕРЕНИЕ ДИНАМИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ МЕЗОПАУЗЫ – НИЖНЕЙ ТЕРМОСФЕРЫ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ДОСТУПНОГО РАДИОЧАСТОТНОГО РЕСУРСА

January 15, 2013 by admin Комментировать »

Олейников А. Н., СосновчикД. М. Харьковский национальный университет радиоэлектроники г. Харьков, пр. Ленина, 14, каф. ОРТ, 61166, Украина (057) 702-14-79, sdm_apolo13@rambler.ru

Аннотация – В работе предлагается использование доступного радиочастотного ресурса в виде излучения сигналов телевизионного вещания в разнесенной системе радиолокации метеорных следов для измерения динамических параметров мезопаузы – нижней термосферы. Представлены экспериментальные результаты регистрации телевизионных сигналов отраженных метеорными следами на трассе Москва-Харьков.

I.                                       Введение

Использование доступного радиочастотного ресурса в виде сигналов радиовещательных станций в длинноволновом диапазоне широко применяется для измерения скоростей дрейфа ионосферных неоднородностей методом подобных замираний (метод D1). В данной работе предлагается использование излученных сигналов телевизионного вещания для радиолокации метеорных следов с целью исследования атмосферных динамических процессов в области мезопаузы – нижней термосферы. При этом происходит уход ОТ традиционной для радиометеорного метода (метод D2) совмещенной системы радиолокации, в которой передатчик и приемник находятся в одной точке, к разнесенной системе радиолокации. В этом случае передающий и приемные пункты удалены друг ОТ друга на сотни километров и отпадает необходимость В собственном радиопередатчике.

Рис. 1. Разнесенная система радиолокации.

Fig. 1. Spaced radar system

К используемому зондирующему сигналу предъявлялись следующие требования: диапазон частот 25-85 МГц; большая мощность сигнала (десятки кВт); круглосуточный режим работы; тип сигнала, позволяющий получать информацию о пространственных координатах и скорости дрейфа метеорных следов. Предъявленным требованиям удовлетворяют телевизионные сигналы 1-3 метровых каналов.

II.                               Основная часть

Для исследования динамических параметров в мезопаузе – нижней термосфере по радиолокации метеорных следов необходимо знать пространственные координаты отражающих областей метеорных следов и ИХ скорости дрейфа.

Определение угловых координат отражающей области метеорного следа. Вследствие того, что в ТВ сигнале присутствуют детерминированные компоненты, В нашем случае это импульсы строчной синхронизации, для определения угловых координат может быть использован фазовый метод [1]. В частности двухбазовый вариант антенной системы, в которой ДЛЯ устранения возникающей неоднозначности, при базе больше длины волны, вводиться дополнительное измерение фазы с другим базовым расстоянием. Комбинированием двух таких измерений появляется возможность однозначного определения сдвига фаз. Как было показано в [1] для антенной системы с базами 3,5 λ и 4,5 λ аппаратурная погрешность не превышает 17 угловых минут, при отношении сигнал/шум > 3.

Определение высоты отражающей области метеорного следа. Вьюота отражающей области метеорного следа легко находится, если при известных угловых координатах известна информация о наклонной дальности. В работе представлена методика определения времени распространения сигнала от передатчика к приемнику при использовании эталонного сигнала времени (ЭСВ) [2], расположенного в ТВ сигнале. Это оказывается возможным вследствие того, ЧТО ЭСВ совмещен с метками шкалы всемирного координированного времени UTC с погрешностью не более 1,0 МКС [3]. Определение момента излучения сигнала возможно используя общедоступные навигационные системы (GPS, ГЛОНАСС), по которым синхронизируется собственный эталон, имитирующий момент времени излучения сигнала. Моделирование показало, что при погрешности определения угловых координат и времени распространения сигнала

20  угловых минут и 2 мкс соответственно, погрешность нахождения высоты, в области диаграммы направленности антенны (60°), не превосходит 2,5 км.

Определение скорости дрейфа метеорного следа. В предлагаемой разнесенной системе радиолокации необходима реализация когерентной обработки сигнала для определения скорости дрейфа метеорного следа. Непосредственно это трудно реализуемо, так как приемник и передатчик могут быть разнесены на значительное расстояние. Для этого предлагаются следующие варианты реализации: а) использование задающего генератора несущей частоты изображения на передающих станциях, со стабильностью не хуже 10’^Гц; б) использовать маломощную сеть по передаче опорного сигнала от места излучения (например, округа города) к приемнику; в) использовать особенности местности для приема прямого сигнала от ТВ передатчика, и экранирования принимаемого отраженного сигнала.

В работе показана особенность формирования составляющей частоты Доплера при различных вариантах разнесенной системы радиолокации. Так для случая распространения сигнала «вперед» (рис.1) частота Доплера отраженного сигнала образуется как алгебраическая сумма двух однократных эффектов Доплера, имеющих различные знаки. В результате общий эффект Доплера на стороне приемника уменьшается.

Для случая распространения сигнала «назад», составляющие эффекта Доплера будут складываться с определенным коэффициентом к , учитывающим взаимное расположение передатчика, приемника и точки отражения (рис. 3):

fd =fd\ +k-fd2

Рис. 2. Разнесенная система радиолокации при распространении сигнала «назад».

Fig. 2. Spaced radar system, «backward» propagation

Нахождение амплитудно-временно(3 характеристики отраженного сигнала. Визуально, отражение от метеорного следа оценивается по амплитудновременной характеристике сигнала (АВХ), которая имеет характерный вид. В работе для нахождения АВХ ТВ сигнала отраженного от метеорного следа использовались сигналы строчных синхроимпульсов (ССИ). АВХ находилась путем анализа амплитуды гармоники частоты повторения ССИ (15 625 Гц). Отражение от метеорного следа будет сопровождаться амплитудной модуляцией этой гармоники. На рис. Здля примера приведена АВХ полученная в одном из цикпов экспериментальных исследований [5] на трассе Москва – Харьков.

Рис. 3. Выявление АВХ ТВ сигнала отраженного от метеорного следа по результатам экспериментальных исследований 13 июля 2005.

Fig. 3. Revealing АТС of TV signal reflected from a meteoric trace by results of experimental researches on July, 13, 2005

III.                                   Заключение

в работе показана возможность определения пространственных координат и динамических параметров метеорного следа в разнесенной системе радиолокации при использовании сигналов телевизионного вещания. Приведена методика выявления АВХ ТВ сигнала отраженного от метеорного следа.

IV.                            Список литературы

[1]  Кащеев Б. П., Жуков В. В Автоматический угломер. Сообщение I. Принципы построения / В кн. Радиотехника. Вып. 47. Харьков. 1978.

[2] А. Н. Олейников, Д. М. Сосновчик. Определение высоты отражающей области метеорного следа при использовании телевизионного сигнала в разнесенной системе радиолокации // Радиотехника. Всеукр. межвед. научн.- техн. сб. 2005. Вып.143. С.201-208.

[3] Эталонные сигналы частоты и времени. Бюллетень В 09- 1991./Москва, Издательство стандартов, 1991 г., С.6-7

[4] ГОСТ 7845-79- Система вещательного телевидения. Основные параметры. Методы измерения.

[5] А. N. Oleynikov, D. М. Sosnovchik. Research of Amplitude – Time Characteristic of Television Signal Reflected From a Meteoric Trail in Spaced Radar System // Modern problems of radio engineering, telecommunications and computer science: Proceedings ofthe international conference TCSET’2006. – Lviv, 2006.

MEASUREMENT OF THE MESOPAUSE DYNAMIC PARAMETERS OF LOWER THERMOSPHERE USING ACCESSIBLE RADIO FREQUENCY RESOURCES

Oleynikov A. N., Sosnovchik D. M.

Kharkiv National University of Radioeiectronics ORT Dep.,14, Lenin Ave., Kharkiv, 61166, Ukraine Ph.: (057) 702-14-79, e-mail: sdm_apolo13@rambler.ru

Abstract – Use of an accessible radiofrequency resource as an emitted television-broadcasting signal in the spaced radar system of meteoric traces for measurement of dynamic parameters mesopause – lower thermosphere is offered in this work. Experimental results of registration of television signals reflected by meteoric traces on a Moscow – Kharkiv line are submitted.

I.                                         Introduction

Use of an accessible radiofrequency resource as signals of broadcasting stations in a long-wave range is widely used for measurement of speeds of drift ionosphere heterogeneity by the method ofthe similar fading (method DI). Use ofthe emitted television-broadcasting signal for a radar-location of meteoric traces is offered in this work.

II.                                        Main part

The information on spatial coordinates of a meteoric trace and speed of drift is necessary for research of dynamic processes. Determination of angular coordinates appears probable to be realized a two-base phase method. The height of reflecting area of a meteoric trace easily calculated, if angular coordinates and information on a slant distance are known. In this paper the algorithm of determination of the slant distance up to a reflection point on a meteoric trace is submitted by used reference time signals.

The features of the spaced radar system are considered at signal propagation «forward» (Fig. 1) and «backward» (Fig. 2). In the spaced radar system realization of coherent signal processing is necessary for determination ofthe meteoric trace drift velocity. It is difficult to realize, as the receiver and the transmitter can be carried on significant distance. Achievement ways of coherent signal processing for the spaced radar system are offered in this work.

Visually, reflection from a meteoric trace is estimated under amplitude-time characteristic (АТС) of a signal that has a specific kind. In this work the technique of determination АТС on line synchronization signal of a TV signal is considered. The АТС received on a Moscow – Kharkiv line are submitted (Fig. 3).

III.                                       Conclusion

In this paper the opportunity of determination of spatial coordinates and dynamic parameters of a meteoric trace in the spaced radar system is shown at use of television broadcast signals. The technique of revealing amplitude-time characteristic of TV signal reflected from a meteoric trace is submitted.

Источник: Материалы Международной Крымской конференции «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии», 2006г. 

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты