Мерцание радиосигнала за счет турбулентности атмосферы
Автор: Клюев Д.С., Волобуев А.Н., Краснов С.В., Адыширин-заде К.А., Антипова Т.А., Александрова Н.Н.
Журнал: Физика волновых процессов и радиотехнические системы @journal-pwp
Статья в выпуске: 3 т.26, 2023 года.
Бесплатный доступ
Обоснование. Турбулентные пульсации показателя преломления в атмосфере приводят к искажениям при прохождении радиосигнала. Это может создать искажение передаваемой информации за счет возникающих пульсаций амплитуды, фазы и интенсивности электромагнитной волны, которая передает радиосигнал. Флуктуации интенсивности радиосигнала приводят к мерцанию радиосигнала на приемной антенне за счет турбулентных явлений в атмосфере, которые представляют собой сложное многофункциональное физическое явление. Цель. Рассмотрена проблема флуктуации интенсивности радиосигнала на приемной антенне за счет турбулентности атмосферы - мерцание радиосигнала. Эта проблема в настоящее время является исключительно актуальной, т. к. существует тенденция активного, негативного вмешательства в процесс качественного прохождения радиосигнала на фоне природно обусловленных турбулентных пульсаций. Методы. Проведен теоретический анализ прохождения радиосигнала через турбулентную атмосферу. Исследована пространственная корреляционная функция флуктуаций интенсивности принимаемого радиосигнала за счет турбулентности атмосферы. Результаты. Введено понятии характеристики мерцания радиосигнала как среднего по сечению приемной антенны значения случайной величины - дисперсии логарифма мощности радиосигнала. Рассчитана модель возникновения флуктуации в случае двух областей в сечении приемной антенны с различными уровнями интенсивности радиосигнала. Найдена корреляционная функция для этой модели. Заключение. На основе разложения в Фурье-спектр двухточечной пространственной корреляционной функции турбулентных пульсаций показателя преломления найдена зависимость характеристики мерцания радиосигнала от волнового числа турбулентных пульсаций атмосферы. Показано, что наибольшее влияние на радиосигнал турбулентность атмосферы оказывает, когда длина электромагнитной волны сравнима с масштабом турбулентных пульсаций.
Атмосферная турбулентность, радиосигнал, радиоволны, флуктуации интенсивности, двухточечные турбулентные корреляции, фурье-спектр
Короткий адрес: https://sciup.org/140302047
IDR: 140302047 | УДК: 532.537 | DOI: 10.18469/1810-3189.2023.26.3.11-19
Flickering of a radio-signal due to an atmospheric turbulence
Background. Turbulent fluctuations of the refractive index in the atmosphere lead to distortions during the passage of the radio signal. This can lead to distortion of the transmitted information due to the resulting fluctuations of the amplitude, phase and intensity of the electromagnetic wave that transmits the radio signal. Fluctuations in the intensity of the radio signal lead to flickering of the radio signal on the receiving antenna due to turbulent phenomena in the atmosphere, which are a complex multifunctional physical phenomenon. Aim. The problem of fluctuation of the intensity of the radio signal at the receiving antenna due to atmospheric turbulence is considered - the flicker of the radio signal. This problem is currently extremely actual, because there is a tendency of active, negative interference in the process of high-quality transmission of the radio signal on the background of naturally caused turbulent fluctuations. Methods. A theoretical analysis of the passage of a radio signal through a turbulent atmosphere is carried out. The spatial correlation function of fluctuations in the intensity of the received radio signal due to atmospheric turbulence is investigated. Results. The concept of the radio signal flicker characteristic is introduced as the average value of a random variable over the cross section of the receiving antenna - the dispersion of the logarithm of the radio signal power. A model of the occurrence of fluctuations in the case of two regions in the cross section of the receiving antenna with different levels of radio signal intensity is calculated. The correlation function for this model is found. Conclusion. Based on the Fourier-spectrum expansion of the two-point spatial correlation function of turbulent fluctuations of the refractive index, the dependence of the flicker characteristic of the radio signal on the wave number of turbulent fluctuations of the atmosphere is found. It is shown that the turbulence of the atmosphere has the greatest effect on the radio signal when the length of the electromagnetic wave is comparable to the scale of turbulent fluctuations.
Список литературы Мерцание радиосигнала за счет турбулентности атмосферы
- Концепция глокально-интегрированной инфраструктуры пространственно-территориального развития как основа Генеральной схемы развития сетей связи Российской Федерации в рамках плана мероприятий по направлению «Информационная инфраструктура» программы «Цифровая экономика Российской Федерации» / С.А. Попов [и др.] // Физика волновых процессов и радиотехнические системы. 2019. Т. 22, № 1. C. 67–79. DOI: https://doi.org/10.18469/1810-3189.2019.22.1.67-79
- Некоторые особенности взаимодействия радиосигнала с турбулентной атмосферой / Д.С. Клюев [и др.] // Физика волновых процессов и радиотехнические системы. 2022. Т. 25, № 4. C. 122–128. DOI: https://doi.org/10.18469/1810-3189.2022.25.4.122-128
- Нестеров В.И. Влияние солнечной активности на фазу принимаемого сигнала ОНЧ-диапазона // Физика волновых процессов и радиотехнические системы. 2019. Т. 22, № 3. C. 21–26. DOI: https://doi.org/10.18469/1810-3189.2019.22.3.21-26
- Нестеров В.И. Сравнительный анализ данных о внезапных ионосферных возмущениях // Физика волновых процессов и радиотехнические системы. 2018. Т. 21, № 1. C. 17–22. URL: https://journals.ssau.ru/pwp/article/view/7061
- Потапов А.А. Анализ и синтез топологических радиолокационных обнаружителей малоконтрастных целей на фоне интенсивных помех от земли, моря и осадков как новая ветвь теории статистических решений // Физика волновых процессов и радиотехнические системы. 2016. Т. 19, № 4. C. 19–29. URL: https://journals.ssau.ru/pwp/article/view/7126
- Распространение радиоволн / О.И. Яковлев [и др.]. М.: Ленанд, 2019. 496 с.
- Кравцов Ю.А., Фейзулин З.И., Виноградов А.Г. Прохождение радиоволн через атмосферу. М.: Радио и связь, 1983. 224 с.
- Татарский В.И. Распространение волн в турбулентной атмосфере. М.: Наука, 1967. 548 с.
- Монин А.С., Яглом А.М. Статистическая гидромеханика. Т. 2. М.: Наука, 1967. 720 с.
- Неганов В.А., Клюев Д.С., Табаков Д.П. Устройства СВЧ и антенны: Теория и техника антенн. Ч. 2. М.: Ленанд, 2020. 728 с.
- Возникновение флуктуаций амплитуды и фазы радиосигнала в турбулентной атмосфере / Д.С. Клюев [и др.] // Физика волновых процессов и радиотехнические системы. 2023. Т. 26, № 1. C. 28–37. DOI: https://doi.org/10.18469/1810-3189.2023.26.1.28-37
- Электродинамика и распространение радиоволн / В.А. Неганов [и др.]. М.: Радиотехника, 2007. 476 с.
