Physics of auroral phenomena : proceedings of the 38th annual seminar, Apatity, 2-6 march, 2015 / [ed. board: A. G. Yahnin, N. V. Semenova]. - Апатиты : Издательство Кольского научного центра РАН, 2015. - 189 с. : ил., табл.

*P hysics o f Auroral Phenomena", Proc. XXXVIII A n n ual Sem inar, Apatity, pp. 161-164, 2 0 1 5 © K ola Science Centre, Russian Academy o f Science, 2015 Polar Geophysical Institute МОДЕЛЬ СИГНАЛА, ОТРАЖЕННОГО ОТ АВРОРАЛЬНЫХ НЕОДНОРОДНОСТЕЙ СЛОЯ Е, ДЛЯ НАДГОРИЗОНТНОЙ РЛС ДАЛЬНЕГО ОБНАРУЖЕНИЯ УКВ ДИАПАЗОНА И.В. Тютин, В.Б. Оводенко, С.А. Пушай ОАО НПК НИИДАР, г. Москва , Россия, e-mail: tyutin@physics.msu.ru Аннотация В работе представлено описание модели сигнала, отраженного от авроральных неоднородностей слоя Е в приемнике РЛС дальнего обнаружения (ДО). На основе параметров РЛС и рассчитываемых ракурсных углов и геомагнитных условий производится оценка энергетических характеристик помехи: отношения помеха-шум (ОГГШ) и эффективной поверхности рассеяния (ЭПР). Особенностью модели является учет пространственного распределения отражающих областей полярной ионосферы, боковых лепестков диаграммы направленности антенны на излучение и прием, боковых лепестков функции неопределенности (ФН) зондирующего сигнала. Результаты моделирования показали, что при определенных условиях боковые лепестки диаграммы направленности (ДН) и боковые лепестки ФН вносят заметный вклад (до нескольких дБ) в суммарный отраженный сигнал. РЛС УКВ диапазона периодически регистрируют "отражения" из северного квадранта. Исследования, проведенные, например в [1, 2], показали, что "отражения" - это анизотропное рассеяние радиоволн от ионосферных неоднородностей. Рассеянный сигнал приходит с дальностей 500 - 1000 км. За когерентное рассеяние ответственны плазменные неустойчивости (Фарлей-Бунимановские и дрейфовые неустойчивости [1]) Е и F слоев ионосферы, формирующие неоднородности концентрации электронов, вытянутые вдоль силовых линий магнитного поля. Продольный размер таких неоднородностей в 10-30 раз больше их поперечного размера, который имеет масштаб от сантиметров до километров [2]. По этой причине рассеянный сигнал когерентен вдоль силовой линии магнитного поля в пределах 5-15 длин волн радара [3]. Из-за вытянутости неоднородностей вдоль силовых линий интенсивность рассеяния максимальна при ракурсном угле близком к 0 (перпендикулярность луча радара и линии магнитного поля). Ракурсным называют наименьший угол, образованный нормалью вектора геомагнитного поля и вектором "луча" радара. Локусом - изолинии ракурсного угла. Поэтому такое обратное рассеяние радиоволн от ионосферных неоднородностей называю ракурсным рассеянием радиоволн (РРР), а факт существования большого числа таких неоднородностей в ионосфере - радиоавророй (термин, определенный на 14 сессии Генеральной Ассамблеи МАГА). РРР часто встречается в авроральной ионосфере в слое Е (высоты возникновения от 90 км до 120 км, [4]). Наиболее вероятное время обнаружение рассеянного сигнала с 20 до 8 часов LT (местного времени) [5]. Модель сигнала помехи в приемном тракте РЛС Рассмотрим модель формирования сигнала в приемнике РЛС. Зондирующий импульс формируется передающей антенной решеткой РЛС. При прохождении импульса через Е слой ионосферы на высотах 110- 120 км происходит ракурсное рассеяние зондирующей волны. Отражения от этих неоднородностей регистрируются приемной антенной решеткой РЛС. Далее в оптимальном фильтре происходит накопление и когерентное сложение регистрируемых сигналов в течение времени накопления. Энергетические характеристики результирующего сигнала, отраженного от помехи и цели после такого суммирования, являются результатом расчета представляемой модели. В таком виде сигнал поступает в приемный тракт РЛС. В модели используется фасеточное представление пространства, «освещаемого» радиоволной от передающей антенной решетки РЛС. Таким образом, слой с ионосферными неоднородностями в фасеточном представлении имеет вид набора ячеек с выбранным размером и содержащим ряд параметров: координаты фасета, импульсный объем, ракурсный угол. Предполагается, что внутри фасеты перечисленные параметры не меняются. Размер фасеты задается наклонной дальностью, углом места и азимутом в местной сферической системе координат, связанной с географическими направлениями в точке стояния РЛС (МССКГ). Значение A R определяется исходя из разрешающей способности современных РЛС по дальности. Значение Д £ выбирается исходя из разрешающей способности РЛС по углу места и ширины главного и первых боковых лепестков диаграммы Введение 161