Восточно-Сибирский центр исследования
ионосферы Земли (ЦКП ВСЦИИЗ)

Состав
Задачи
Возможности и образцы
Заявка на выполнение работы
В начало

Подразделение коротковолновой диагностики ионосферы

ЛЧМ Ионозонд

Основным инструментом наших исследований является ЛЧМ-ионозонд, работающий в режимах вертикального (ВЗ), наклонного (НЗ) и возратно-наклонного зондирования (ВНЗ).

Основные технические характеристики ЛЧМ-зонда

Принципы зондирования ионосферы с помощью ЛЧМ-ионозонда

Принцип зондирования непрерывными сигналами с линейно-частотной модуляцией довольно прост и широко используется в различных системах специального назначения.

Типичная функциональная схема зонда с непрерывным ЛЧМ -сигналом представлена на рисунке:

Пусть излучаемый сигнал, он же сигнал гетеродина приемного тракта, имеет вид :

	-- начальная частота;
	-- скорость изменения частоты.

Тогда в случае зеркального отражения на вход приемника сигнал поступит с временной задержкой t по отношению к излученному сигналу (к времени запуска гетеродина) и будет иметь вид:

Предположим, что характеристики ЛЧМ-сигнала гетеродина приемника строго идентичны характеристикам излучаемого сигнала. Если синтезатор приемника с помощью системы синхронизации запускается одновременно с синтезатором передатчика, то в этом случае сигнал на выходе фильтра нижних частот будет иметь следующий вид:

	-- разностная частота;
	-- набег фазы.

Отсюда видно, что разностная частота W=bt однозначно определяется временем распространения t сигнала на трассе.

Таким образом, процесс гетеродинирования принимаемого сигнала с помощью генератора ЛЧМ сигнала (гетеродина приемника) преобразует информацию, заложенную в разности задержек, в информацию, выражающуюся в различии частот.

Принятый сигнал имеет многомодовую структуру. Каждому пути распространения (моде рапространения) будет соответствовать своя разностная частота. Эта особенность накладывает определенные ограничения на используемую аппаратуру, которая должна обеспечить регистрацию всех ожидаемых задержек сигнала.

При выборе параметров зондирующего ЛЧМ-сигнала обычно руководствуются нижеследующими соображениями.

Диапазон рабочих частот в основном определяется режимом зондирования, исследуемой трассой, а также сезонными факторами, временем суток и солнечной активностью. Верхняя рабочая частота обычно выбирается выше ожидаемых критических частот, но очень часто рабочий диапазон ограничивается техническими возможностями зондирующей установки, ее приемной и передающей антенн. Типичным частотным диапазоном для ионозондов является диапазон от 1 до 30 МГц.

Скорость ЛЧМ ( b ) является тем параметром, который во многом определяет помехоустойчивость и разрешающую способность зондирующей установки. Применяемые для диагностики ионосферного канала ЛЧМ-сигналы обычно имеют b = 10кГц/с - 1МГц/с. Нужно заметить, что с увеличением скорости модуляции возрастает подавление сосредоточенных помех и увеличивается разрешающая способность.

Кроме базового комплекса, постоянно функционирует передвижной передающий комплекс ЛЧМ-зонда, расположенный в данный момент времени в г.Магадане (ИКИР ДВЦ СО РАН). Основные параметры его аналогичны основному комплексу с мощностью излучения 50 -- 200 Ватт.

Проведенные экспериментальные исследования с 1989 г. показали высокую эффективность данного комплекса, хотя и не без определенных недостатков.

В настоящее время проработан принципиально новый вариант ЛЧМ-зонда на основе синтезатора частоты STEL-1276 (производство США), спецпроцессора СП-30 [ядром которого является БИСTMS320C31PQL40 (производство США)] и IBM - 486. В этом варианте скорость изменения частоты 10 - 1000 КГц/сек, максимальное количество дискретных отчетов по дальности и частоте не более 800, а в качестве приемного устройства может быть использовано практически любое приемное устройство (Катран, Вспышка, Панорама, Лилия и др.). Возможно так же реализовать вариант регистрации и без применения IBM, но с ограниченным функциональными возможностями.