ОПРЕДЕЛЕНИЕ СТОЛКНОВИТЕЛЬНОГО ПОГЛОЩЕНИЯ КОРОТКИХ ВОЛН С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МОДЕЛЕЙ IRI И MSIS90
ОПРЕДЕЛЕНИЕ СТОЛКНОВИТЕЛЬНОГО ПОГЛОЩЕНИЯ КОРОТКИХ ВОЛН С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МОДЕЛЕЙ IRI И MSIS90
Авторы
Мальцева Ольга Алексеевна, д-р физ.-мат. наук, ведущий научный сотрудник НИИ физики ЮФУ, e-mail: oamaltseva@sfedu.ru.
Анишин Михаил Михайлович, канд. техн. наук, сотрудник АО «ОНИИП», e-mail: trs@oniip.ru.
Ключевые слова
ионосфера, поглощение, частоты соударений, модель ионосферы, модель атмосферы, ионосферная плазма, концентрация электронов
Аннотация
Предлагается использование моделей IRI, MSIS90 и базы данных Международного союза электросвязи для определения столкновительного поглощения L КВ-волн, распространяющихся по ионосферным каналам. Соответствие расчетных и наблюдаемых значений поглощения оценивалось коэффициентом K = L(МСЭ) / L(IRI). Примеры наиболее статистически достоверных наборов полуденного поглощения показывают, что имеется начальное несоответствие, выражаемое значением К = 1,3–2,1. Такое расхождение может быть связано с изменением ν(h)-профилей частот соударений. Для хорошего согласования моделируемого и наблюдаемого поглощения предлагается скорректировать ν(h)-профили на коэффициент K. Этот вывод подтверждается измерениями ν и позволяет рекомендовать предложенную методику для прикладных приложений.
Литература
1. Kallberg J., Hamilton S. S.: Resiliency by Retrograded Communication-the Revival of Shortwave as a Military Communication Channel // IT Professional. November 2020, рр. 46–51. DOI 10.1109/MITP.2020.3029944.
2. Wang, J., Shi Y., Yang C., Feng F. A review and prospects of operational frequency selecting techniques for HF radio communication // Adv. Space Res. 2022. Vol. 69, pp. 2989–2999.
3. Wang, J., Yang C., An W. Regional Refined Long-term Predictions Method of Usable Frequency for HF Communication Based on Machine Learning over Asia // IEEE Trans. Antennas Propagat. 2022. Vol. 70, pp. 4040–4055. Doi.org/10.1109/TAP.2021.3111634.
4. Wang, J., Shi Y., Yang C. Investigation of Two Prediction Models of Maximum Usable Frequency for HF Communication Based on Oblique- and Vertical-Incidence Sounding Data // Atmosphere. 2022. Vol. 13, p. 1122. Doi.org/10.3390/atmos13071122.
5. Pietrella M., Pezzopane M., Zolesi B., Cander Lj. R., Pignalberi A. The Simplified Ionospheric Regional Model (SIRM) for HF Prediction: Basic Theory, Its Evolution and Applications // Surveys in Geophysics. 2020. Vol. 41, pp. 1143–1178. DOI: 10.1007/s10712-020-09600-w.
6. Wang, J., Feng F., Bai H-M., Cao Y-B., Chen Q., Ma J-G. A regional model for the prediction of M(3000)F2 over East Asia // Advances in Space Research. 2020. Vol. 65, pp. 2036–2051, doi: 10.1016/j.asr.2020.01.026.
7. Mudzingwa C., Chawanda A. Radio Propagation Prediction for HF Communications // Communications. 2018. Vol. 6, no. 1, pp. 5–12. DOI: 10.11648/j.com.20180601.12.
8. Zawdie K. A., Drob D. P., Siskind D. E., Coker C. Calculating the absorption of HF radio waves in the ionosphere // Radio Sci. 2017, Vol. 52, pp. 767–783. DOI:10.1002/2017RS006256.
9. Ivanov V. A., Ryabova N. V., Shumaev V. V. Forecasting and updating HF channel parameters on the basis of oblique chirp sounding // Radio Science. 1997. Vol. 32, no. 3, pp. 983–988.
10. Reinish B. W., Haines D. M., Bibl K., Galkin I., Huang X., Kitrosser D. F., Sales G. S., Scali J. L. Ionospheric sounding in support of over-the-horizon radar // Radio Science. 1997. Vol. 32, no. 4, pp. 1681–1694.
11. Sen H. K., Wyller A. A. On the generalization of the Appleton-Hartree magnetoionic formulas // J. Geophys. Res. 1960. Vol. 65, pp. 3931–3950. DOI: 10.1029/JZ065i012p03931.
12. Ратклифф Дж. А. Магнито-ионная теория и ее приложения к ионосфере. М. : Изд-во иностр. литер, 1962. 248 с.
13. Schunk R. W., Nagy A. F. Electron temperatures in the F region of the ionosphere: Theory and observations // Rev. Geophys. 1978. Vol. 16, no. 3, pp. 355–399. DOI: 10.1029/RG016i003p00355.
15. Bilitza, D. IRI the International Standard for the Ionosphere // Adv. Radio Sci. 2018. Vol. 16, pp. 1–11. 16. Hedin A. E. Neutral atmosphere empirical model from the surface to low14. Bilitza D. International Reference Ionosphere // Radio Sci. 2001. Vol. 36, no. 2, pp. 261–275. er exosphere
MSIS90 // J. Geophys. Res. 1991. Vol. 96, pp. 1159–1172.
17. Рекомендация МСЭ-R P.533-14 (08/2019). Метод для прогнозирования рабочих характеристик ВЧ-линий. Серия P. Распространение радиоволн.
18. Флигель М. Д. О географическом распределении ионосферного поглощения // Ионосфер. исслед. М., 1962. № 10. С. 5–13.
19. Bilitza D. International Reference Ionosphere2000: Examples of improvements and new features // Adv. Space Res. 2003. Vol. 31, no. 3, pp. 757–767.
20. Гуревич А. В., Шварцбург А. Б. Нелинейная теория распространения радиоволн в ионосфере. М. : Гл. ред. физ.-мат. литер., 1973. 272 с.
21. Thrane E. V., Piggott W. R. The collision frequency in the E- and D-regions of the ionosphere // J. Atm. Terr. Phys. 1966. Vol. 28, no. 8, pp. 721–737.
22. Гинзбург В. Л. Распространение электромагнитных волн в плазме. М. : Наука, 1967. 684 с.
23. Titheridge J. E. Calculation of the height and absorption of radio waves in the ionosphere // Radio Sci. 1967. Vol. 2, no. 2, pp. 133–138.
24. Thorne M. R. The phase integral correction for calculations of radio wave absorption in the ionosphere // J. Atm. Terr. Phys. 1971. Vol. 33, no. 10, pp. 1597–1605.
25. Samuel J. C., Bradley P. A. A new form of representation of the diurnal and solar-cycle variations of ionospheric absorption // J. Atm. Terr. Phys. 1975. Vol. 37, pp. 131–141.
26. Skinner N. J., Wright R. W. Absorption measurements at Ibadan // J. Atm. Terr. Phys. 1964. Vol. 26, no. 12, pp. 1221–1229.
27. Рапопорт З. Ц. О зимней аномалии поглощения радиоволн в ионосфере авроральной зоны // Геомагн. и аэрономия. 1979. Т. 19, № 6. С. 1042–1045.
28. Titheridge J. E. Modeling the peak of the ionospheric E-layer // J. Atmos. Solar-Terr. Phys. 2000. Vol. 62, pp. 93–114.
29. Robertson A. G., Elford M. T., Crompton R. W., Morrison M. A., Sun W., Trail W. K. Rotational and vibrational excitation of Nitrogen by electron impact // Australian J. of Physics. 1997. Vol. 50, pp. 441–472. 30. Vuthaluru R., Vincent R. A., Holdsworth D. A., Reid I. M. Collision frequencies in the D-region // J. Atmos. Solar-Terr. Phys. 2002. Vol. 64, pp. 2043–2054.
31. Денисенко П. Ф., Водолазкин В. И., Фаер Ю. Н., Болтыхова Л. Н. Аномальное поглощение радиоволн и эффективная частота соударений электронов в области F ионосферы // Геомагнетизм и аэрономия. 1987. Т. 27, № 3. С. 504–506.
32. Данилкин Н. П., Денисенко П. Ф., Фаер Ю. Н. Многочастотные поляризационные измерения поглощения радиоволн и возможность определения (h)-профиля ионосферы // Геомагнетизм и аэрономия. 1975. Т.15, № 3. С. 451–455.
33. Анишин М. М., Радио Л. П. Программный комплекс для прогнозирования характеристик КВ-радиолиний «Трасса-2019» (часть 1) // Техника радиосвязи. 2019. Вып. 4 (43). С. 14–26.
34. Анишин М. М., Радио Л. П. Программный комплекс для прогнозирования характеристик КВ-радиолиний «Трасса-2019» (часть 2) // Техника радиосвязи. 2020. Вып. 1 (44). С. 40–51.
Для цитирования
Мальцева О. А., Анишин М. М. Определение столкновительного поглощения коротких волн с использованием моделей IRI и MSIS90 // Техника радиосвязи. 2023. Выпуск 1 (56). С. 7–18.