Содержание к диссертации
Введение
1. Инженерные методы расчета напряженности поля пространственных декаметровых волн 10
1.1. Ранние методы расчета 12
1.2. Методы семейства IONCAP 16
1.3. Метод МККР (ITU-R (R.533-8)) 21
1.4. Метод РГУ "Трасса" 25
1.5. Основные выводы обзора 29
2. Анализ влияния различных факторов на амплитуду 31
2.1. Условия моделирования 31
2.2. Сезонные, суточные, гелиоциклические вариации энергетических характеристик 34
2.3. Колебания уровня сигнала под действием перемещающихся ионосферных возмущений 41
2.3.1. Результаты моделирования 44
2.4. Влияние области F на напряженность поля 51
2.5. Потери при отражении от Земли 54
2.6. Особенности поляризационной структуры ДКМВ и поляризационных замираний на трассах малой протяженности 58
2.6.1. Расчет параметров поляризации 59
2.6.2. Поляризация и флуктуации поля на частотах, близких к ОРЧ 67
2.7. Основные результаты и выводы 73
3. Экспериментальная проверка точности методов прогнозирования напряженности поля на трассах малой протяженности 76
3.1. Содержание и объем баз экспериментальных данных 76
3.2. Методика обработки результатов 80
3.3. Проверка методов расчета напряженности поля 83
3.4. Вариации напряженности поля и напряжения на клеммах приемной антенны ото дня ко дню 93
3.5. Основные результаты и выводы 103
4. Предложения по повышению точности расчета энергетических характеристик ДКМВ 105
4.1. Прогнозирование наименьшей применимой частоты (НПЧ) 105
4.2. Прогнозирование зон уверенного приема 108
4.3. Алгоритм определения типа отражающей поверхности многоскачковых лучей 114
Заключение 116
Литература
- Методы семейства IONCAP
- Сезонные, суточные, гелиоциклические вариации энергетических характеристик
- Проверка методов расчета напряженности поля
- Прогнозирование зон уверенного приема
Введение к работе
з . Актуальность работы.
Последние годы характеризуются бурным развитием микроволновых средств дальней связи. Однако традиционный вид связи на большие расстояния - радиосвязь на декаметровых волнах (ДКМВ) через ионосферу по-прежнему играет важную роль как средство внутренней и международной, подвижной и производственно-диспетчерской, а также резервной связи.
Во многих странах в последнее время наблюдается рост интереса специалистов к системам ВЧ связи. Ежегодно в мире проводятся 2-3 международные конференции по ионосферной тематике. Активно работают группы исследователей в рамках международных союзов таких, как International Union Of Radio Science (URSI), International Telecommunication Union - Radio (ITU-R), Committee On Space Research (COSPAR), European Cooperation in the field of Scientific and Technical Research (COST).
Сказанное в равной мере относится как к традиционным для ДКМВ расстояниям (1000... 10000 км), так и к трассам, длина которых не превышает 500...600 км. Однако следует констатировать, что вопросы распространения ДКМВ на малые расстояния оставались долгое время вне поля зрения радиофизиков. Специфика трасс малой протяженности (низкие рабочие частоты, глубокое проникновение волны в ионизированные слои и, как следствие, значительное поглощение, много большее, чем при пологих траекториях) выдвигает повышенные требования к точности расчета, прежде всего, энергетических характеристик радиолиний.
Вместе с тем до 80-х годов прошлого столетия специального инженерного метода расчета напряженности поля для трасс до 500-600 км не существовало. Что же касается многочисленных известных методов, ориентированных на расстояния более 600-1000 км, то в литературе практически отсутствуют, за редким исключением, результаты экспериментальной проверки эффективности их применения на трассах малой протяженности. Еще меньше данных о другой
4 важной для прогнозирования качества связи характеристике - возможных вариациях ото дня ко дню значений напряженности поля.
Из сказанного следует, что задача исследования и прогнозирования энергетических характеристик радиоволн ВЧ диапазона на трассах малой протяженности остается актуальной, имеющей важное научно-прикладное значение. Цели и задачи диссертации.
Провести сопоставительный анализ факторов, влияющих на напряженность поля ВЧ радиоволн на трассах малой протяженности.
Осуществить проверку точности методов прогнозирования напряженности поля на трассах малой протяженности на основе баз данных измерений, охватывающих периоды низкой и высокой солнечной активности.
Разработать предложения по повышению точности расчета энергетических характеристик.
Для достижения поставленных целей потребовалось решить следующие задачи:
- Составить обзор инженерных методов расчета (прогнозирования) напряженности поля и оценить степень учета в этих методах специфики трасс малой протяженности.
На основе имитационного моделирования исследовать суточные, сезонные, гелиоциклические вариации отдельных видов потерь и суммарной напряженности поля. Исследовать роль перемещающихся ионосферных возмущений, потерь при отражении от поверхности земли, поляризационных замираний.
Осуществить подбор баз данных по измерению напряженности поля, охватывающих большие временные периоды и различные уровни солнечной активности.
По сопоставлению рассчитанных и экспериментальных баз данных оценить точностные параметры методов расчета напряженности поля.
По результатам выполненных исследований дать рекомендации по повышению точности расчета различных видов потерь.
5 Научная новизна результатов исследования.
Исследованы особенности суточных, сезонных и гелиоциклических вариаций энергетических характеристик радиоволн ВЧ диапазона на трассах малой протяженности. Оценено влияние на характеристики полей перемещающихся ионосферных неоднородностей волновой природы. Определен вклад потерь многоскачковых лучей при отражении от разного типа отражающих поверхностей. Описаны отличительные особенности поляризации интерференционного поля. Полученные результаты дополняют известные, опубликованные в литературе.
Для тестирования методов расчета энергетических характеристик отобраны и обработаны базы экспериментальных данных, содержащих более 149000 часов измерений напряженности поля на среднеширотных трассах. На их основе проведена статистически обоснованная проверка эффективности применения на трассах малой протяженности трех методов расчета напряженности поля: метода Ростовского государственного университета, метода ITU-R (REC 533), метода ICEPAC. Выборочно оценивалась точность метода Казанцева-Смита. Даны рекомендации по применению этих методов.
На основе экспериментальных данных получены численные значения вариаций напряженности поля ото дня ко дню на трассах протяженностью 396 км и 551 км, которые могут быть использованы для оценки доверительных интервалов при прогнозировании качества радиосвязи.
3. Предложены новые (не описанные в литературе) алгоритмы расчета
наименьшей рабочей частоты (НПЧ) и зон уверенного радиоприема с отобра
жением результатов прогноза на карте мира.
Рекомендован алгоритм определения типа отражающей поверхности многоскачковых лучей, позволяющий существенно повысить точность определения потерь при отражении от земной поверхности.
Основные положения и результаты, выносимые на защиту. 1. Сопоставительный анализ факторов, влияющих на напряженность поля ВЧ радиоволн на трассах малой протяженности. Результаты получены путем
6 моделирования распространения ВЧ волн в магнитоактивной, пространственно неоднородной ионосфере.
Результаты экспериментальной проверки точности методов прогнозирования напряженности поля на трассах малой протяженности на основе баз данных измерений, охватывающих периоды низкой и высокой солнечной активности.
Предложения по повышению точности расчета энергетических характеристик: ионосферного поглощения, потерь при отражении от земли, зон покрытия, наименьшей применимой частоты.
Обоснованность и достоверность полученных в диссертации результатов.
Исследования выполнены с помощью моделей, адекватно описывающих процессы распространения ДКМВ в пространственно неоднородной магнитоактивной ионосфере и находят удовлетворительную физическую интерпретацию, связанную с известными особенностями поведения ионосферных слоев в определенные сезоны, периоды суток и годы. Все экспериментальные результаты статистически обоснованы и достоверны, поскольку они получены на калиброванных трассах протяженностью 15-551 км с инструментальной погрешностью не более 2,0 дБ. Измерения проводились круглосуточно, охватывали периоды минимальной и максимальной солнечной активности. Объем баз данных - 149000 часов измерений. Практическая значимость и использование результатов работы.
1. Сопоставительный анализ 1-го раздела и выводы 3-го раздела диссер
тации позволяют оценить ожидаемую погрешность расчета напряженности по
ля при выборе метода. Сюда же следует добавить возможность учета статисти
чески обоснованных значений разброса прогнозируемых значений напряжен
ности поля ото дня ко дню.
2. Результаты 2-го раздела могут служить предварительным прогнозом
энергетических характеристик при планировании радиосвязи.
Базы экспериментальных данных, представленные в разделе 3, могут быть использованы для тестирования разрабатываемых или известных методов прогнозирования энергетических характеристик ДКМВ.
Предложенный алгоритм построения карт радиосвязи (зон уверенного приема) и его программная реализация могут применяться для решения задач прогнозирования условий работы сетей различной структуры: радиальных, радиально-кольцевых, кустовых, зонных, мобильных, а также при оценке электромагнитной совместимости радиосредств.
Результаты исследования поляризации интерференционного поля могут быть использованы при разработке алгоритмов совместной поляризационной пространственно-временной обработки полей ДКМВ.
Апробация работы.
Результаты работы докладывались (представлялись) на IV и V Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Молодежь XXI века - будущее Российской науки» в 2006 и 2007 годах, (г. Ростов-на-Дону); на международной научной конференции «Излучение и рассеяние электромагнитных волн» в 2007 г. (г. Таганрог); на Третьей ежегодной конференции студентов и аспирантов базовых кафедр Южного научного центра РАН в 2007 г. (г. Ростов-на-Дону); на XII Всероссийской конференции по распространению радиоволн в 2008 г. (п. Лоо); на Международном симпозиуме IES2008 в 2008 г. (Александрия, США). Публикации.
По теме диссертации опубликовано 12 печатных работ, из них 2 - в российских рецензируемых журналах, 1 - в трудах зарубежной конференции, 6 - в трудах российских конференций, 2 - в сборниках трудов аспирантов. Структура и объем диссертации.
Работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы; изложена на 130 листах, содержит 72 рисунка и 13 таблиц. Список цитируемой литературы включает 108 наименований.
Методы семейства IONCAP
Переход к поглощению при наклонном падении осуществляется в квазипродольном приближении.
Потери при отражении от Земли при многоскачковом распространении в методах Пиггота и НБС принимаются равными 4 дБ для суши и 1 дБ для моря. В методе А.Н.Казанцева модуль коэффициента отражения от Земли полагается постоянным и равным 0,8.
Дополнительные потери, связанные как с рядом процессов в ионосфере, не учитываемых при вычислении поглощения, так и с флуктуациями параметров ионосферы ото дня ко дню, в рассматриваемых методах меняются в широких пределах. Так в методе НБС на среднеширотных линиях потери достигают примерно 18 дБ.
В заключение отметим, что все рассмотренные методы были весьма громоздки по расчетным операциям, хотя и доведены до номограмм и графиков. В последующие годы были разработаны компьютерные программы, объединяющие положительные стороны различных методов. Так в отечественной практике долгое время использовалась программа под название метод Казанцева-Смитта [8].
Методы, входящие в семейство IONCAP [9], представляют собой набор программ для ЭВМ расчета характеристик распространения ДКМВ. Это программы ICEPAC, VOACAP, REC533. Объединяющим началом всех программ является эмпирический подход. Т.е. они базируются на большом объеме измерений на трассах.
Методы ICEPAC и VOACAP - это модификации существовавшей ранее программы ВЧ прогнозирования IONCAP (разработаны в 70-х годах ITS, Institute of Telecommunications Science). Все три программы, как исходная, так и последние версии используют мировые карты данных и таблицы кор рекции. Эти таблицы содержат установленные медианные значения уровня сигнала, верхнее и нижнее значение стандартного отклонения от ожидаемого превышения общих потерь. Коэффициенты потерь в таблицах базируются на измерениях в течение 43 лет на 33 различных трассах протяженностью от 55 км до 15000 км и на частотах в диапазоне 2-20 МГц. Программа IONCAP (The Ionospheric Communications Analysis and Prediction) [9, 10] строит параболические и линейные сегменты, экспоненциальное уменьшение концентрации ниже области Е, долину EF, используя рекомендации МККР для параметров максимумов слоев.
Метод ICEPAC [11-13] описывается как расширение IONCAP. Отличие состоит в структуре полярной области ионосферы, нижне- и среднеширотной ионосферы. Модель распознает различные физические процессы, которые присутствуют в разных областях ионосферы.
Метод ICEPAC изменен в отличие от остальных методов семейства IONCAP для прогнозирования распространения на высокоширотных трассах, он содержит наиболее разработанную высокоширотную модель электронной плотности ICED (Ionospheric Conductivity and Electron Density) [14], использующую геомагнитный Q индекс, как дополнительный входной параметр.
В рассматриваемом методе используются слои Чепмена. В зависимости от длины трассы для образования профиля электронной плотности используются от 1 до 5 контрольных точек, выбираются те точки, которые представляют ионосферу наилучшим образом для конкретной системы связи. Ионосферные параметры (foE, hmE, ymE, foFl, hmFl и др.) используются для построения профиля в контрольных точках на слое Чепмена на критической частоте и ниже.
Рассматриваются отдельно модель для низкой и среднеширотной ионосферы и модель авроральной зоны. Значения критических частот для низкоширотной и среднеширотной модели находятся по мировым картам критических частот слоев Е и F2.
Модель использует теоремы эквивалентности Брайта-Тыова и Мартина. Лучевые траектории рассчитываются со следующими упрощающими предположениями: - горизонтальные и азимутальные вариации в профиле электронной концентрации незначительны для каждого скачка; - магнитное поле не рассматривается; - ионосфера сферически симметричная. Потери в свободном пространстве: Lhf = 32,45 + 20log10f + 20logwD, дБ, (1.5) где D -дальность вдоль луча,/1 частота, МГц. Ионосферные потери рассчитываются по методике МККР (CCIR 252-2 [23]), с учетом коррекции по измеренным значениям, включающим исследования U.S. Army Signal Radio Propagation Agency.
Влияние магнитного поля и поляризационные изменения включены полностью как константы в уравнениях, взятые из измерений, которые содержат эти эффекты [11].
Сезонные, суточные, гелиоциклические вариации энергетических характеристик
В данном разделе анализируются факторы, ответственные за энергетику полей ДКМВ. Основным инструментом исследований было математическое моделирование процессов распространения ДКМВ в пространственно неоднородной магнитоактивной ионосфере. Такой подход в настоящее время считается наиболее эффективным. Он позволяет сравнительно просто оценить влияние на энергетические характеристики суточных, сезонных, гелиоциклических вариаций ионосферных параметров, горизонтальных градиентов электронной концентрации (включая неоднородности волновой природы), геомагнитного поля, протяженности и ориентации трассы, потерь при отражении от Земли. Немаловажно то обстоятельство, что при моделировании действие каждого из перечисленных факторов можно рассматривать отдельно.
Результаты данного раздела получены с помощью имитационной модели полей ДКМВ, разработанной в РГУ [42,43], а также с привлечением пакета программ "Трасса" [34,35].
Для получения полной картины изменчивости энергетических характеристик моделирование было выполнено как для средних, так и для возможных предельных ситуаций в среднеширотной невозмущенной ионосфере.
Высотное распределение ионизации описывалось моделью IRI-2001 [36, 37]. В пользу выбора в качестве основной именно модели IRI-2001 говорят следующие аргументы: - она носит глобальный характер; - для нее есть QP-аппроксимация ]М(п)-профиля [44], упрощающая процесс расчета траекторий; - предусмотрен учет возмущенных условий; - программная реализация модели есть в сети Интернет и постоянно обновляется; - в неё включены улучшенные модели слоя D и межслоевой области -долины между слоями Е и F.
Составной частью модели IRI является эмпирическая модель магнитного поля Земли. Она позволяет вычислить 3 сферические компоненты магнитного поля в географической системе координат, полное поле, угол магнитного наклонения.
Таким образом, модель IRI обеспечивает в полной мере расчет высотного распределения ионизации в точке с произвольными координатами в глобальном масштабе и, следовательно, позволяет восстановить пространственное распределение электронной концентрации, необходимое для решения задач моделирования процессов распространения. Наличие в составе IRI глобальной карты геомагнитного поля делает возможным учитывать анизотропию ионосферы не прибегая к дополнительным источникам.
В ряде случаев в расчетах нами использовались и другие распределения, параметры которых приводятся непосредственно там, где есть ссылки на них.
Одним из важнейших входных параметров модели ионосферы является индекс солнечной активности. В модели IRI предусмотрены 2 возможности: использование солнечных индексов R/J2 (скользящее 12-месячное среднее значение числа солнечных пятен W) и Fio 7 (поток солнечного излучения на частоте 10.7см), связанных регрессионной зависимостью [45]:
Для расчета ионосферного поглощения, в дополнение к модели профиля электронной концентрации, необходимо знание высотного распределения эффективной частоты соударений v(h). Измерения эффективных частот соударений в ионосфере ведутся различными методами более 60 лет. Из анализа многочисленных работ [46-71] следует:
Разброс измеренных различными авторами значений ve на одних и тех же высотах значителен. Так, на высоте 65 км ve изменяется от 410 с" до 7107 с"1 , а на высоте ПО км - от 6103 с"1 до 3104 с"1. Примечательно, что такие разбросы наблюдаются при анализе экспериментальных данных, полученных одними и теми же методами.
В области F нет существенного высотного градиента ve. В то же время на этих высотах наблюдаются четко выраженные суточные изменения vc, нарастающие по мере приближения к максимуму слоя F2. Однако следует иметь в виду, что вклад F-области в суммарные потери энергии волны на трассах 1500-2500 км составляет 2-3 дБ. Это позволяет в прикладных задачах не учитывать реальный суточный ход ve.
На сегодняшний день объем экспериментальных данных недостаточен для построения глобальной эмпирической модели высотного распределения ve(h), описывающей суточные сезонные и циклические вариации частот соударений.
Из-за малочисленности измерений профиль эффективных частот соударений рядом авторов предлагается получать расчетным путем в рамках газокинетической теории. Так, в работе [72] для восстановления v(h)-профилей предлагается в дополнение к модели IRI [36,37] использовать модели MSIS90 [71]. Однако и в этом случае не всегда удается получить хорошее совпадение рассчитанных и измеренных значений поглощения. Авторы предлагают ввести поправочный коэффициент К
Проверка методов расчета напряженности поля
Для оценки возможной погрешности определения среднего значения \Е -Е J была введена величина АЕ-— 1 ejlL1, где Еист— среднее значение поля за Е ист интервал наблюдения - 1 час, Евыб— среднее значение поля, полученное по интервалам усреднения длительностью At с шагом выборки AT .
Интервал усреднения (At) и количество выборок соответствовало методике усреднения, применяемой на каждой из рассматриваемых баз данных. Результатом численного эксперимента было статистическое распределение величины АЕ .
По степени совпадения двух величин Еист и Евыб можно говорить об исключении быстрых замираний в выбранных методиках усреднения, следовательно, о достоверности полученных данных о разбросе ото дня ко дню.
База данных № 2 .Измерения велись круглосуточно с шагом 5 минут. Интервал усреднения на каждом шаге - 0,5 с. Число выборок 12, длительность усреднения на каждой выборке 0,5 с. Получено АЕ =1,3 дБ. База данных № 3.
На данной трассе измерения проводились круглосуточно с шагом 10 минут, время усреднения на каждом шаге измерений - 1 минута, следовательно, в численном эксперименте было 6 выборок за 1 час длительностью 1 минута с интервалом 10 минут. В результате АЕ — 0,5дБ. База данных № 5. На данной трассе сигнал принимался в течение 10 минут каждого часа, следовательно, время усреднения 10 минут, то есть число выборок 1 длительностью 10 минут. Погрешность составилаЛЕ = 0,23 дБ.
Результаты моделирования позволили сделать вывод, что на трассах №3 и №5 получены хорошие совпадения между средним значением по всему интервалу наблюдения и средним по выборкам, и они могут быть использованы как для проверки методов расчета средних значений напряженности поля, так и их вариаций. Данные базы №2 целесообразно использовать только для проверки точности методов прогнозирования среднемесячных значений напряженности поля.
Базы данных №1 и №4 содержали данные о среднемесячных значениях напряженности поля. Оценить по ним вариации ото дня ко дню не представлялось возможным.
На последующих этапах обработки суточные зависимости напряженности поля, аналогичные экспериментальным, рассчитывались для каждого месяца методами прогнозирования. Степень совпадения наблюдаемых и рассчитанных зависимостей Е(Т) оценивалась средней абсолютной и средней арифметической погрешностями за сутки для каждого месяца: \АЕ\ и АЕ.
Результаты обработки базы данных №1. Для трасс базы прогноз напряженности поля был выполнены методами ITU-R (R.533-8) [25,27], РГУ [34,35], ICEPAC [11-13]. Дополнительно зависимость Е(Т) рассчитывалась методом Казанцева-Смита [8]. Примеры суточного хода, полученного экспериментально и перечисленными методами прогнозирования, приведены на рис. 3.3-3.4. Здесь измеренные значения Е нанесены сплошными кривыми, рассчитанные методом РГУ - пунктиром, методом ITU-R- штрихпунктиром и методом ICEPAC - пунктир с "х", и методом Казанцева - Смита - пунктир с "о". В таблице 3.2 приведены итоговые результаты за все время наблюдений.
По результатам обработки данных базы № 1 можно сделать следующие выводы: Получена высокая точность прогнозирования напряженности поля методом РГУ. Усредненная за все периоды наблюдений ошибка прогнозирования составила 2,0 дБ, т.е. была на уровне инструментальной погрешности измерений.
Рассчитанные методом Казанцева-Смита значения напряженности поля были ниже измеренных в среднем на 8,2 дБ в период максимальной солнечной активности и на 4,6 дБ в годы минимума.
Для метода ITU-R (R.533-8) характерно устойчивое превышение рассчитываемых значений Е над наблюдаемыми. За время эксперимента при максимальной солнечной активности это превышение составило в среднем 4,8 дБ, а при минимальной - 3,1 дБ. Такое поведение можно объяснить тем, что метод не учитывает поглощение в области F.
Метод ICEPAC дает наибольшее отклонение от экспериментальных значений, при этом прогнозируемые значения ниже экспериментальных в дневные часы. При максимальной солнечной активности погрешность составила в среднем 12,2 дБ, а при минимальной - 9,8 дБ.
Результаты обработки базы данных №2. Для трассы 446 км на рисунках 3.5-3.14 приведены суточные зависимости напряженности поля в дБ относительно 1 мкВ/м для изотропных антенн при излучаемой мощности 1 кВт. Здесь измеренные значения Е нанесены сплошными кривыми, рассчитанные методом РГУ - пунктиром, методом ITU-R- штрихпунктиром и методом ICEPAC - пунктир с "х". Для снижения влияния инструментальной погрешности дополнительно проводилась калибровка рассчитанных зависимостей Е(Т) по измеренным ночным значениям Е. Для каждого месяца в интервале 23-3 часов находились средние значения напряженности и достигалось совпадение рассчитанных и прогнозируемых Е.
Прогнозирование зон уверенного приема
Для определения вариаций напряженности поля в работе используются две базы данных: №3 и №5. Именно на этих трассах методика проводимых измерений позволила исключить влияние интерференционных флуктуации и рассматривать разброс точек вокруг среднего за месяц суточного хода толь ко как вариации ото дня ко дню. В качестве меры вариаций принято среднеквадратичное отклонение. На рис. 3.1, 3.2 раздела 3.2 приведены типичные суточные зависимости напряжения на клеммах антенны (рис. 3.1) и напряженности поля (рис. 3.2) на трассах 3 и 5 соответственно, среднеквадратичные отклонения нанесены вертикальными линиями.
Методика обработки. Для каждого месяца на плоскость "время суток - , напряженность поля (уровень сигнала)" наносились все измеренные значения. Затем, для фиксированных моментов времени (для каждого часа) находились средние значения Е и рассчитывались среднеквадратичные отклонения от полученного среднего. Эти отклонения рассматривались как разброс ото дня ко дню напряженности поля.
Далее, отдельно находились усредненные за месяц среднеквадратичные отклонения для дневных и ночных часов. В первом случае вычислялись отклонения за 4 дневных часа (с 10-00 до 14-00) каждого месяца. Во втором -отклонения, усредненные за 5 дневных часов (с 22-00 до 03-00) также для каждого месяца.
Результаты обработки базы данных №3. Полученные дневные и ночные вариации напряжения на клеммах приемной антенны на частотах 2,5 МГц и 5,0 МГц в децибелах относительно 1 мкВ помещены в таблице 3.7.
На частоте 2,5 МГц в дневные часы наблюдались устойчивые однократные отражения от слоя Е. В ночное время сопоставимые амплитуды имели обыкновенный и необыкновенный лучи 1F2. На частоте 5,0 МГц ночью, как правило, имели место неустойчивые диффузные отражения. По этой причине вариации поля в ночные часы в таблицу не включены. В последнем столбце таблицы помещены значения вариаций, усредненные за 12 месяцев каждого года.
На рис.3.33 представлены вариации напряжения на клеммах приемной антенны на частоте 2,5 МГц в ночные часы каждого месяца за период с 2004 по 2007 год. Значения вариаций за тот же период в дневные часы - на рис. Аналогичные зависимости на частоте 5,0 МГц для дневных часов приведены на рис. 3.35.
Следует заметить, усреднение во всех случаях велось без исключения возмущенных условий распространения на трассах, что могло привести к некоторым искажениям результатов.
Из таблицы 3.7 и графиков следует, что вариации напряжения на клеммах приемной антенны ото дня ко дню на трассе 3 не имели ярко выраженного сезонного хода. Некоторое неустойчивое увеличение отклонений имело место в декабре-январе, что может быть связано с зимней аномалией поглощения. Не отмечалась также систематическая разница между наблюдениями в дневные часы на двух частотах за четыре года. Усредненное по всем периодам среднеквадратичное отклонение на частоте 2,5 МГц составило 4,6 дБ, на частоте 5,0 МГц - соответственно 3,6 дБ.
Результаты обработки базы данных №5. Вариации напряженности поля в децибелах относительно 1 мкВ/м на частотах 2,5 МГц и 5,0 МГц приведены, соответственно, в таблицах 3.8, 3.9. Здесь так же, как и в табл.3.8, в последних столбцах - результаты усреднения за год. По аналогии с трассой 3, вариации поля ото дня ко дню, усредненные за месяц соответственно для дневных и ночных часов суток, представлены в виде графиков на рис. 3.36 , 3.37, 3.38. Рисунок 3.36 - ночное время, рис. 3.37 - дневные время, частота 2,5 МГц; рис. 3.38 - дневное время, частота 5 МГц. Пропуски в таблицах и на графиках означают отсутствие экспериментальных данных.
На рисунках 3.39, 3.40 для четырех сезонов (месяцы: январь, апрель, июль, октябрь) периода с 1978 по 1988 год представлены значения напряженности поля и среднеквадратичные отклонения ото дня ко дню. Графики на рисунках 3.39 - ночные часы, частота 2,5 МГц; рис. 3.40 - дневные часы, частота 5,0 МГц.
Представленные результаты позволяют отметить следующие особенности суточных изменений напряженности поля (напряжения на клеммах приемной антенны) на трассе №5.
1. Среднее за все 11 лет значение отклонений ото дня ко дню на частоте 2,5 МГц, включая дневные и ночные часы, составило 3,3 дБ. В ночное время минимальные флуктуации приходились на летние месяцы, а максимальные — на зимние. При этом наблюдалась некоторая сезонная периодичность: пере пад между летом и зимой составил около 3 дБ. Для дневных значений ситуа ция аналогичная, но максимальный разброс был около 5 дБ.
2. Вариации на частоте 5 МГц несколько превышали (в пределах 1,5 дБ) отклонения на частоте 2,5 МГц. Что касается суточного хода, то ночью в среднем за 11 лет значение флуктуации составило 4,6 дБ, а днем 3,9 дБ. Максимальное значение днем составило 7,7 дБ (январь 1982) и минималь ное 2 дБ (ноябрь 1985).
