РАЗДЕЛ 2. АППАРАТУРА И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА
Приведенные ниже экспериментальные исследования проводились в рамках нескольких
госбюджетных НИР, утвержденных президиумом НАН Украины, коллективами авторов
ИРЭ НАНУ, в котором соискатель принимал участие в качестве ответственного
исполнителя. Результаты исследований отражены в работах [35 - 38, 41 - 44].
2.1 Методика проведения эксперимента.
2.2.1 Схема эксперимента и выбор источника сигнала.
Методы локального измерения параметров атмосферы в течение различных интервалов
времени обладает высокой информативностью и нашли широкое применение (измерения
при помощи летательных аппаратов (ЛА), шар-зондовые и ракетные измерения,
измерения с вышек и мачт и др.). Данные, полученные указанными методами в
нескольких наблюдательных пунктах в различных условиях, могут существенно
расширить возможности контактных измерений с целью определения
пространственно-временных характеристик исследуемых процессов.
Вследствие того, что влияние солнечной активности на параметры атмосферы имеет
сильную временную зависимость и пространственную анизотропность, данные
контактных измерений в небольшом количестве отдельных точек не позволяют в
полной мере оценить влияние солнечно-вспышечных событий на параметры
трансатмосферной линии связи из за ее значительной длины ( ~100 км –
тропосферного и ~3000 км – ионосферного участков)
По результатам экспериментов, выполненных в ИРЭ НАН в 1967-68гг., можно
предположить, что исследование параметров сигнала на трассах ДТР может дать
много информации о процессах, происходящих на трассе. Такой метод обладает
недостатком: при проведении эксперимента необходимо поддержание
работоспособности приемного и передающего пунктов, расположенных на
значительном удалении друг от друга, в течение длительного интервала времени
(1-2 года). Это связано с материальными и организационными трудностями.
От этого недостатка избавлена линия, схема которой представлена на рис. 2.1.
б – угол места геостационарного спутника; 1- приемный пункт (здание ИРЭ НАН
Украины); 2 - геостационарный спутник; 3 – земная поверхность (район городской
застройки); 4 – основной сигнал;
5 – преломленные сигналы; 6 – тропосферные слои или неоднородности;
7 – линия горизонта; 8- экранированная зона. б=4.5о; в ? 2о.
Рисунок 2.1 - Схема приема сигнала с геостационарного спутника с учетом
рельефа прилегающей местности.
В качестве источника сигнала на такой трассе используется передатчик одного из
каналов (транспондеров) телекоммуникационного геостационарного искусственного
спутника Земли (ИСЗ), при этом затраты на поддержание работоспособности
передающего пункта не включены в бюджет исследовательской программы. Такая
схема является максимально приближенной к реальным условиям, в которых
функционирует трансатмосферная линия связи. Недостатком этого метода является
ограниченное количество геостационарных телекоммуникационных ИСЗ, не всегда
позволяющее выбрать оптимальный угол места, под которым будет наблюдаться ИСЗ.
Необходимо принять во внимание, что излучаемый ИСЗ сигнал обладает сложным и
изменяющимся во времени спектром, форму которого необходимо учитывать при
оценке интенсивности принятого сигнала. В предлагаемой схеме длина
экспериментальной трассы увеличивается с уменьшением угла места б спутника.
Степень влияния атмосферных неоднородностей также увеличивается при уменьшении
угла падения волны на неоднородность и, соответственно, угла места спутника,
что повышает чувствительность метода при обнаружении отражающих слоев и других
неоднородностей. Исходя из этого и принимая во внимание результаты
экспериментов по радиометрическому приему солнечного излучения во время
солнечных вспышек [89], в качестве источника сигнала необходимо выбирать ИСЗ,
видимый из точки приема под малыми углами места.
Известно [86], что азимут и угол места геостационарного спутника связаны с
географическими координатами места приема следующим образом:
, (2.2)
(2.3)
где в - азимут ИСЗ;
б – угол места ИСЗ;
G1 – географическая долгота приемного пункта;
G2 – орбитальная позиция геостационарного ИСЗ (западная широта – с минусом);
W - географическая широта приемного пункта.
Исходя из известных географических координат приемного пункта (г.Харьков:
50ос.ш. и 38о15’’ в.д.) и условия малого угла места, из (2.3) с учетом (2.1)
можно определить диапазон углов орбитальной позиции ИСЗ, удовлетворяющих
условиям эксперимента. На рис. 2.2 представлена зона покрытия спутника
AsiaSat-3S [87].
1 – граница зоны видимости спутника; 2-точка приема (г. Харьков).
Рисунок 2.2 - Зона покрытия ИСЗ AsiaSat-3S.
Спутник AsiaSat-3S обладает следующими характеристиками:
Платформа: Hughes Space & Communications HS-601HP;
Орбитальная позиция 105.5о в.д.
Полезная нагрузка:
С – диапазон (3,2-6.2ГГц):
- количество транспондеров 28;
- поляризация: линейная;
- рабочий диапазон: на прием 6ГГц, на передачу – 4ГГц;
- ширина полосы транспондера: 36МГц;
- максимальная эквивалентная изотропно излучаемая мощность (ЭИИМ, EIPR):
41дБВт;
- Мощность транспондеров: 55Вт;
дата запуска 21 марта 1999г.
В соответствии с (2.2) и (2.3) данный ИСЗ AsiaSat-3S имеет азимут -72.50 и угол
места ~4,50.
Если принять, что высота тропосферы в средних широтах равна 10км, то длина
тропосферного участка трассы распространения радиоволн составляет ~130км. На
рисунке 2.3 представлена схема тропосферного участка трассы распространения
радиоволн, излученных ИСЗ AsiaSat-3S и принимаемых в г. Харькове.
Из рис. 2.3 видно, что начало тропосферног
- Київ+380960830922