ПРИМЕНЕНИЕ ПОЛУАКТИВНЫХ МЕТОДОВ ИССЛЕДОВАНИЯ МЕТЕОРНОГО РАДИОКАНАЛА

January 12, 2013 by admin Комментировать »

Антипов И. Е., Коваль Ю. А., Обельченко В. В., Сапрыкин А. В. Харьковский национальный университет радиоэлектроники пр. Ленина, 14, г. Харьков, 61166, Украина тел.: (+38057)7002284, e-mail: i_ant@mail.ru

Аннотация – Рассмотрены возможности полуактивного метода исследования метеорного радиоканала, основанного на использовании излучений существующих телевизионных передатчиков.

I.                                       Введение

в атмосфере Земли на высоте 80… 110 км регулярно возникают метеорные следы. Они формируются в течение нескольких миллисекунд в результате вторжения в атмосферу мелких космических частиц и существуют до нескольких секунд [1].

Способность метеорных следов отражать радиоволны метрового диапазона позволяет использовать их для метеорной радиосвязи на расстояния до 2000 км, высокоточного сличения шкал эталонов времени, а также для изучения геофизических явлений в атмосфере [2].

В исследовательских целях используются, как правило, активные локаторы, содержащие в своём составе приёмники и передатчики большой мощности. Примерами таких локаторов могут служить BETA («Ветровой Автомат») и МАРС («Многофункциональная автоматизированная радиолокационная система») Харьковского национального университета радиоэлектроники [2].

В настоящее время существует ряд задач, связанных с исследованием метеорных явлений.

1.          Оценка коэффициента заполнения метеорного радиоканала для определения средней скорости передачи данных с использованием аппаратуры метеорной связи. Также может представлять интерес суточный и сезонный ход коэффициента заполнения.

2.          Оценка численности метеорных следов для определения среднего количества сеансов сличения и, следовательно, информационно-энергетического потенциала канала сличения.

3.          Определение скорости и направления ветра (по доплеровскому смещению частоты сигнала, отражённого от метеорного следа).

4.          Определение радиантов метеорных частиц с последующей идентификацией порождающих их космических объектов и оценкой метеорной опасности.

5.          Исследование свойств ионосферы как среды, влияющей на распространение радиоволн.

II.                               Основная часть

Из представленных в [2] технических характеристик метеорных локаторов видно, что их передатчики имеют значительную мощность. Вопросы электромагнитной совместимости, нежелательное воздействие излучения на биологические объекты, а также стремление оптимизировать затраты на научные исследования наводят на мысль об использовании в целях решения вышеизложенных задача сигналов уже существующих вещательных станций. Они работают, практически, непрерывно, их мощность может достигать до 50 кВт. Приём их сигналов оказывается возможным не только в пределах зоны обслуживания (60…80 км), но и на расстояниях до 2000 км (за счёт отражения от метеорных следов.)

Наибольший интерес с этой точки зрения представляют телевизионные передатчики, работающие на первом и втором ТВ каналах (частоты 48,5…56,5 и 58,0…66,0 МГц), а также радиовещательные станции в I УКВ диапазоне (65,8…73,0 МГц). Этот диапазон (40…70 МГц) наиболее благоприятен для метеорного распространения радиоволн.

Потенциальная информативность пассивного метода достаточно высока. Перечислим те характеристики метеорного радиоканала и метеорной частицы, которые могут быть найдены методами пассивной локации [3].

Для определения численности метеорных следов на заданной трассе достаточно провести цикп измерений, закпючающийся в регистрации факта приёма сигнала удалённого радио- (теле-) центра.

Для оценки коэффициента заполнения метеорного радиоканала кроме самого факта его возникновения необходимо зафиксировать как уровень принимаемого сигнала, так и время его существования.

Для оценки фазовой стабильности канала можно использовать сигналы строчной синхронизации, которые входят в состав телевизионного сигнала при условии, что они синхронизированы высокоточным хранителем времени. Отклонение интервала между синхроимпульсами от стандартного значения (64 мкс) будет характеризовать изменение времени распространения сигнала по метеорному радиоканалу.

Направление на метеорный след может быть определено фазовым методом (приём на пространственно разнесённые антенны с последующим измерением разности фаз между ними.) Расстояние между антеннами должно составлять десятки метров.

Если кадровые и строчные синхроимпульсы ТВ сигнала «привязаны» к шкале времени того пункта, в котором формируется сигнал, то это обстоятельство может быть использовано для определения задержки распространения сигнала и, следовательно, длины трассы, что при известных угловых координатах следа позволит определить его положение в пространстве. Для этого хранитель времени приёмного пункта должен иметь известный и стабильный сдвиг шкалы времени относительно шкалы передающего пункта.

Использование метода разнесённого синхронного приёма даёт возможность определить координаты более чем одной точки метеорного следа, на основании чего могут быть найдены горизонтальные координаты радианта.

По амплитудно-временной характеристике, отображающей дифракционную картину на этапе формирования следа, зафиксированной в каком-либо из приёмных пунктов, возможно определение скорости порождающей частицы. По известной скорости частицы и горизонтальным координатам радианта могут быть найдены его гелиоцентрические координаты.

Самое главное преимущество пассивного метода по сравнению с активным – отсутствие специального передатчика, что значительно упрощает проведение исследований как технически, так и организационно. Значительно упрощается оборудование, не требуются передающая антенна или антенный коммутатор, не требуется специального разрешения контролирующих органов, значительно снижаются эксплуатационные расходы. Воздействие на население и на окружающую среду (реальное или мнимое), также отсутствует.

В ходе теоретических исследований было рассмотрено размещение наиболее мощных ТВ передатчиков, работающих на I и И частотных каналах в Европейской части СНГ [4], проанализирована структура ТВ сигнала и информативность различных его элементов с точки зрения полуактивной радиолокации [5]. Сделан вывод о том, что передатчики с мощностью менее 10 кВт для исследовательских целей не подходят.

В 2004-2005 годах авторами проводился экспериментальный приём сигналов передатчика Московского телецентра (I частотный канал, 50 кВт) на Научном полигоне ХНУРЭ, расположенном в Харьковской области. Приём осуществлялся на пятиэлементную антенну «волновой канал» в полосе 50 кГц. В ночное время численность составила 60..80 метеоров в час. Основная сложность, с которой пришлось столкнуться при проведении эксперимента – помехи со стороны телецентров, работающих на том же частотном канале в радиусе до 200 км.

III.                                   Заключение

На основании сделанного анализа и эксперимента можно сказать, что методы полуактивной локации могут найти применение для исследования метеорных явлений и метеорного радиоканала. Практическая ценность результатов таких исследований во многом определяется помеховой обстановкой в месте приёма.

IV.                            Список литературы

[1]  Кащеев Б. П., Бондарь Б. Г. Метеорная связь. Киев: УМК МВО, 1989.-76 с.

[2]  Кащеев Б. П., Бондарь Б. Г., Горбач В. И., Коваль Ю. А. Метеоры сегодня. Киев: Техн1ка, 1996. -196 с

[3]  И. Е. Антипов, Ю. А. Коваль, Г. В. Нестеренко. О возможности пассивной радиолокации метеорных следов // Радиотехника. Всеукр. межвед. науч.-техн. сб. 2004.

Вып. 136. С. 91 -94.

[4]  Антипов И. Е., Бавыкина В. В., Коваль Ю. А., Шкар- лет А. И. Оценка возможности приёма ТВ сигналов через метеорные следы и её экспериментальное подтверждение // Радиотехника: Всеукр. Межвед. научн.-техн. сб. 2005 Вып. 140. С. 52-56.

[5]  Антипов И. Е., Бавыкина В. В., Коваль Ю. А., Нестеренко Г. В. Анализ элементов ТВ сигнала для их применения в полуактивной радиолокации Радиотехника: Всеукр. Межвед. научн.-техн. сб. 2005 Вып. 140. С. 180-184.

APPLICATION OF HALF-ACTIVE METHODS FOR METEOR BURST RADIOCHANNEL RESEARCH

Antipov I. E., Koval Ju. A.,

Obelchenko. V. V., Saprykin A. V.

Kharkov National Radioengineering University Lenin av. 14, Kharkov, 61166, Ukraine Ph.: (+38057) 7002284, e-mail: i_ant@mail.ru

Abstract – Considered in this paper is half-active method for research ofthe meteor burst radiochannel based on the use of radiation from existing television transmitters.

I.                                         Introduction

The meteor trails are common phenomena that happen in the Earth atmosphere at altitudes 80…100 km. Those are plasma formations several kilometers long but only several meters across. They are the result of small space particle intrusion into Earth atmosphere, and lasts for 0.1 to 10 seconds [1]. At present there are several unsolved problems in the field of meteoric phenomena research: the estimation of duty cycle of meteor-burst channel, determination of data transfer rate through meteor communication line; calculation of the number of existing meteor trails in order to determine the number of time scale comparison sessions and their potential; measuring of wind speed and direction using the Doppler frequency shift of reflected meteor trail signal, calculation of meteor particles radiant and further determination of parent body and consequent meteoric danger.

II.                                        Main Part

Active radars, which are currently used for research purposes consist of transmitters, receivers and antennas. Their use is concerned with radiation of high power electromagnetic waves that complicates electromagnetic compatibility problem and influences the environment.

In the highly populated areas TV and broadcasting stations are transmitting around-the-clock. Power and antenna beams of these stations in some cases allow to receive their signals not only in the line-of-sight, but also at the distances up to 2000 km due to meteor-burst wave propagation.

TV station operating at I and II frequency channels (48.5 to 56.5 and 58.0 to 66.0 MHz) and stations broadcasting within 66.0-73.0 MHz band are the most suitable for investigation purposes. Within this band (40-70 MHz) meteor-burst propagation of radio waves is more efficient. As is shown in [3], various information characteristics of meteor burst channel can be determined using half-active radiolocation.

During theoretical researches position of the most powerful TV transmitters (I and II channels) in the European territory of CIS was considered [4]. TV signal structure and information value of its elements is analyzed from the point of view of halfactive location [5].

During 2004-2005 years signals experimental reception from Moscow TV transmitter (I channels, 50 kW) by Scientific laboratory in the Kharkov region has been carried out. There were registered 60…80 meteor trails per hour. The main problem is handicap from local TV transmitters within the radius up to 200 km.

III.                                       Conclusion

Theoretical and experimental investigations have shown, that half-active location methods can be used for researching meteoric phenomena and meteor burst channel. The practical value of the results obtained is determined by landscape situation in the reception point.

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