Сравнительный анализ методов оценки параметров нижней ионосферы с помощью твик-атмосфериков

Abstract

Проведен сравнительный анализ фазового и частотного методов определения эффективных высот волновода Земля–ионосфера для основного и высших типов нормальных волн (мод) и дальности до источника излучения – молнии – на основе анализа импульсных сигналов в диапазоне сверхнизких и очень низких частот – твик-атмосфериков (твиков). В численном эксперименте с целью тестирования методов волновые формы твиков синтезированы в модели волновода Земля–ионосфера с экспоненциальным профилем проводимости нижней ионосферы. Вычисления проводились при отношении сигнал/шум 20-40 дБ. Погрешность частотного метода определения эффективной высоты волновода для различных волноводных мод составила менее 0.5 %. Погрешность фазового метода определения эффективной высоты волновода составила менее 0.8 %. Погрешности определения дальности до молнии составили менее 1 % для фазового метода и менее 5 % для частотного метода в диапазоне дальностей 1000-3000 км.

Виконано порівняльний аналіз фазового і частотного методів визначення ефективних висот хвилеводу Земля–іоносфера для основного та вищих типів нормальних хвиль (мод) і дальності до джерела випромінювання – блискавки – на основі аналізу імпульсних сигналів у діапазоні наднизьких і дуже низьких частот – твік-атмосфериків (твіків). У числовому експерименті з метою тестування методів хвильові форми твіків синтезовано в моделі хвилеводу Земля–іоносфера з експоненціальним профілем провідності нижньої іоносфери. Обчислення виконувалися для відношення сигнал/шум 20-40 дБ. Похибка частотного методу визначення ефективної висоти хвилеводу для різних хвилеводних мод склала менше 0.5 %. Похибка фазового методу визначення ефективної висоти хвилеводу склала менше 0.8 %. Похибки визначення дальності до блискавки склали менше 1 % для фазового метода і менше 5 % для частотного методу в діапазоні відстаней 1000-3000 км.

A comparative analysis of the phase and frequency methods for determining the Earth-ionosphere effective waveguide heights for the basic and higher types of normal waves (modes) and distance to the source of radiation – lightning – has been made by analyzing pulse signals in the ELF-VLF range – tweek-atmospherics (tweeks). To test the methods in computer simulations, the tweeks waveforms were synthesized for the Earth-ionosphere waveguide model with the exponential conductivity profile of the lower ionosphere. The calculations were made for a 20-40 dB signal/noise ratio. The error of the frequency method of determining the effective height of the waveguide for different waveguide modes was less than 0.5 %. The error of the phase method for determining the effective height of the waveguide was less than 0.8 %. Errors in determining the distance to the lightning was less than 1 % for the phase method, and less than 5 % for the frequency method for the source ranges 1000-3000 km.