«Elektrodinamika va radio to'lqinlarning propagatsiyasi» kursi bo'yicha ma'ruzalar

Ionosferada radio to'lqinlarning refraksiyasi va aks etishi

Sferik va elektr jihatdan bir-biriga qarama-qarshi ionosferadagi radio to'lqinlarning tarqalish sharoitlarini aniqlash uchun planolayer ionosferasining soddalashtirilgan modelini ko'rib chiqaylik. Bu model ancha qisqa masofalar uchun (taxminan 1000 km gacha) amal qiladi. Faraz qilaylik, ionosfera ko'p sonli ingichka qatlamlardan iborat (Рисунок 18
Har bir qatlamda , doimiy ravishda, ularning qiymatlari qatlamdan qatlamga farq qiladi. SHuningdek,refraktiv indeks ham o'zgartiriladi .
Keling, ionosferada tarqalayotgan radio to'lqin traektoriyasining shaklini taxmin qilaylik. Tanlangan ionosfera modeli uchun radio to'lqinning tarqalish traektoriyasi refraktsiya qonuni bilan aniqlanadi:

To'lqinning tarqalish optik zichroq o'rtadan optik jihatdan kamroq zich o'rtaga, v.k. Traektoriyaning yuqori qismida yerga qaytib radio to'lqinni o'girish uchun burchak 90° bo'lishi kerak. So'ngra reflektor holati shaklda yoziladi:
, ,
buyon (troposfera bilan chegara) va .
Bu erda ionosferaning nisbiy ruxsati topilgan qiymatni almashtirish uchun biz olamiz
.
Qatlamlarning qalinligi pasayishi bilan ionosferaning nisbiy ruxsati bir tekis o'zgaradi, radio to'lqin trayektoriyasi esa egri chiziq shaklini oladi.
Umumiy aks ettirishning topilgan holatidan kelib chiqib quyidagilar:

1. 
   Ionosferada radio to'lqin hodisasi chastotasining ma'lumotli burchakda ko'payishi bilan aks ettirish elektron konsentratsiyasi yuqori bo'lgan mintaqalardan, ya'ni yuqori balandliklarda sodir bo'ladi (19-rasmРисунок 19 ).
   

18. 
    − Ionosferaning qatlamli modeli
    

19. 
    − Turli chastotali radio to'lqinlarning ionosferasidan reflektor
    

Elektron konsentratsiyasi qatlamdan qatlamga sakrashlarda turlicha bo'lganligi sababli, keyin chastotaning belgilangan burchagida to'lqinning hali ham tegishli qatlamdan aks etadigan maksimal chastotalarning tegishli qiymatlaribo'ladi. Ushbu chastotalar maksimal qo'llaniladigan chastotalar (MPP) deb ataladi. MPP qiymatlari qatlamdagi elektronlarning konsentratsiyasiga va chastota burchagiga bog'liq . Tegishli qatlamlar uchun ular ko'rsatkich bilan belgilanadi -MPCH, -MPCH, -M IF , -M IF. Barcha MPCh ning eng yuqorisi berilgan uzunlikdagi yo'lning eng yuqori qo'llaniladigan chastotasidir. Frekansli to'lqinlar uchun reflektor holati bajarilmaydi va ular ionosfera qatlamidan o'tadi.

15. 
    Ma'lum bir elektron konsentratsiyasida berilgan chastotaning radio to'lqini, agar chastota burchagi umumiy aks ettirish formulasi bilan aniqlangan qiymatga teng yoki undan katta bo'lsagina aks ettiriladi. Elektron zichligi necha katta bo'lsa, burchak, aks ettirish imkoni ham katta bo'ladi. Berilgan sharoitlarda reflektorning hali ham mumkin bo'lgan minimal burchagi kritik burchak deyiladi (20-rasm Рисунок 20 ).
    

20. 
    − Ionosferadan radio to'lqinlarning turli ko'rsatkichlarda aks etishi
    

Kritik burchak nolga teng bo'lgan chastota kritik chastota deyiladi.
Ochig'i, kritik chastota ionosferaga vertikal tushadigan va undan aks ettiriladigan radio to'lqinning maksimal chastotasidir . Kritik chastota elektron konsentratsiyasiga bog'liq bo'lib, elektron zichligi oshishi bilan ortadi.Assuming , kritik chastota uchun ifoda olamiz

bu yuqorida topilgan chastota qiymatiga to'g'ri keladi, bunda . Bu tanqidiy chastotadaionosferaning nisbiy dielektrik doimiysi nolga teng degan ma'noni anglatadi.
Ionosferada radio to'lqinning kritik chastotasi va chastotasi ionosferaga tushuvchi radio to'lqinning burchakda tushish chastotasini o'ziga xos aniqlaydi va undan aks ettiriladi. Darhaqiqat, oxirgi ikki ifodani shaklga aylantiraylik
,
Qayerdan

Shundan so'ng, ionosferaga obliq tushish bilan radioto'lqinni undan kritik chastotadan bir necha marta yuqori bo'lgan chastotada aks ettirish mumkin . Bu nisbat sekant qonuni deyiladi. Agar operatsion chastota bu tenglama bilan aniqlangan chastotadan katta bo'lsa, u holda aks ettirish sodir bo'lmaydi va ionosferada refraktsiyalangan radio to'lqin kosmosga kiradi(20-rasmРисунок 20 ).

4.