Специальный выпуск "Спутниковая связь и вещание"-2025

130 км (днем распадается на два слоя, F1 и F2). Степень ионизации и высота положения слоев зависят от времени суток и времени года, географической широты, плотности атмосферы и солнечной активности. Помимо указанных общих областей существуют: l экваториальная аномалия (из- вестна как “экваториальный фон- тан”), расположенная в пределах ±20° от магнитного экватора и связанная с изменением в слое F2; l авроральный слой (на высоте 100...150 км), кольцо-овал вокруг магнитных полюсов Земли, где происходит “высыпание” потоков находящихся в магнитосфере электронов; l другие локализованные участки ионосферы, возникающие случай- ным образом, в том числе высоко- динамичные маломасштабные не- стационарные структуры, обычно называемые ионосферными не- однородностями. При этом в каждой области ионизи- рованная среда не является ни од- нородной в пространстве, ни ста- ционарной во времени. На частотах ниже 3 ГГц ионосфера может приводить к возникновению ряда эффектов, а именно: l вращение поляризации (вращение Фарадея); l дополнительная задержка во вре- мени; l дисперсия задержки; l ионосферное “мерцание” (флук- туации амплитуды и фазы сиг- нала). На рис. 1 показаны слои ионо- сферы и указаны примерные их высоты. Применительно к нашей задаче принципиальное значение имеют ионосферные амплитудные “мерца- ния”, поскольку они приводят к до- полнительным потерям сигнала в радиолинии за счет рассеяния сиг- нала. Эти потери практически не увеличивают температуру шума. Важно, что “мерцания” приводят не только к дополнительным потерям сигнала, но к его как бы усилению в некоторых направлениях и в неко- торые временные периоды. Зача- стую оценивают размах амплитуды “мерцаний” (peak-to-peak) на ос- нове измерения отношения “сиг- нал/шум” контрольным приемни- ком, причем результат измерений зависит от многих факторов, в том числе и от ширины диаграммы на- правленности антенны. О б амплитудных ионосферных сцинтилляциях Подавляющее число исследований посвящено оценке сцинтилляций фазы сигнала и группового времени запаздывания (точнее, его неравно- мерности), что искажает оценку псевдодальности и влияет на точ- ность определения географических координат абонента с использова- нием глобальной навигационной спутниковой системы. Предложены многочисленные модели оценки ионосферных сцинтилляций. Но из- вестные научные работы не дают однозначного ответа, и эти исследо- вания непрерывно продолжаются в научном и в экспериментальном плане. В данном случае интересны не фа- зовые, а амплитудные “мерцания”, которые приводят к амплитудным флуктуациям электромагнитной волны и, как следствие, к дополни- тельным потерям в радиолинии си- стемы связи. Методической основой для оценки амплитудных флуктуаций является рекомендация ITU-R Р.531, первая редакция которой относится к 1978 г. В период с 1990 г. вышло не менее 15 редакций, с 2023 г. действует ре- дакция Р.531-15 [2]. Все редакции базируются на данных 90-х гг., с не- большими уточнениями. В Р.531 указано, что явление ам- плитудных флуктуаций наиболее сильно проявляется на частотах ниже 3 ГГц, однако может изредка наблюдаться и на частотах до 10 ГГц. Наиболее сильно амплитуд- ные флуктуации проявляются на коротких волнах в диапазоне частот от 3 до 30 МГц. Это подтверждается многочисленными эксперименталь- ными и теоретическими исследова- ниями. В данном случае интерес представляют оценки дополнитель- ных потерь в спутниковых радиоли- ниях на более высоких частотах, примерно от 137 МГц до 3 ГГц. Амплитудные флуктуации вызваны особенностями прохождения элек- тромагнитной волны в неоднород- ной среде ионосферы. Неоднород- ности в этом диапазоне частот об- условлены повышенной электрон- ной плотностью в отдельных участ- ках ионосферы, которые можно представить как локальные образо- вания в пространстве ионосферы, вызванные повышенной концентра- цией электронов, причем эти обра- зования могут быть различными по размерам, от крупных до 100 км до мелких, 10 м – 100 м, и различаться по плотности концентрации электро- нов. Эти неоднородности быстро пе- ремещаются в пространстве, вызы- вают фокусировку/дефокусировку радиоволн, что приводит к флуктуа- циям амплитуды (“мерцанию”) сиг- нала за счет отражения, переотра- жения и рассеяния или фокуси- ровки электромагнитной волны. Установлено, что в наибольшей сте- пени этот эффект проявляется в зоне геомагнитного экватора (каж- дый день после захода Солнца и длится несколько часов) и в аркти- ческих широтах (в том числе в зонах полярных сияний). Эффект минимален на средних широтах, то 97 2025 СПУТНИКОВАЯ СВЯЗЬ И ВЕЩАНИЕ И оносферные слои [1] Рис. 1