Засоби та результати радіофізичних вимірювань швидкості руху іоносферної плазми

Размещено на http://www.allbest.ru/

ХАРКІВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

ІМЕНІ В.Н. КАРАЗІНА

УДК 621.371: 550.38: 621.396

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата фізико-математичних наук

ЗАСОБИ ТА РЕЗУЛЬТАТИ РАДІОФІЗИЧНИХ ВИМІРЮВАНЬ ШВИДКОСТІ РУХУ ІОНОСФЕРНОЇ ПЛАЗМИ

01.04.03 - радіофізика

ЄМЕЛЬЯНОВ ЛЕОНІД ЯКОВИЧ

Харків - 2010

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Інституті іоносфери Національної академії наук України і Міністерства освіти і науки України

Науковий керівник:

Чорногор Леонід Феоктистович, доктор фізико-математичних наук, професор, Харківський національний університет імені В.Н. Каразіна Міністерства освіти і науки України, професор кафедри космічної радіофізики.

Офіційні опоненти:

Ніколаєнко Олександр Павлович, доктор фізико-математичних наук, професор Інститут радіофізики та електроніки ім. О.Я. Усикова Національної академії наук України (м. Харків), старший науковий співробітник відділу дистанційного зондування Землі;

Колосков Олександр Валерійович, кандидат фізико-математичних наук, старший науковий співробітник, Радіоастрономічний інститут Національної академії наук України (м. Харків), старший науковий співробітник відділу радіофізики геокосмосу.

Захист відбудеться "_____" ________________ 2010 р. о _____ годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 64.051.02 Харківського національного університету імені В.Н. Каразіна за адресою: 61077, Україна, м. Харків, пл. Свободи, 4, ауд. 3-9.

З дисертацією можна ознайомитись у Центральній науковій бібліотеці Харківського національного університету імені В.Н. Каразіна за адресою: 61077, Україна, м. Харків, пл. Свободи, 4.

Автореферат розісланий "_____" ________________ 2010 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради А.Ф. Ляховський.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Вивчення динамічних процесів у іоносферній плазмі є однією з важливих задач космічної радіофізики та геофізики. Рух плазми грає фундаментальну роль у динаміці іоносфери. Він значною мірою визначає структуру області F іоносфери, істотно впливає на поширення радіохвиль, функціонування систем радіозв'язку, радіолокації, радіонавігації, радіотелеметрії тощо.

Отримувані у результаті вимірювань дані про рух плазми широко використовуються для побудови моделей іоносфери, а також для тестування прогнозів на основі загальних моделей циркуляції атмосфери.

Швидкість руху плазми є однією з основних характеристик середовища, оскільки саме вона дозволяє пояснити ряд явищ, що спостерігаються в області F іоносфери, таких як зміна її висоти, підтримання нічної іонізації, перенесення речовини уздовж силових ліній геомагнітного поля тощо. За результатами вимірювання швидкості руху плазми можуть визначатися електричні поля в геокосмосі, будуватися картина глобальної циркуляції нейтральної компоненти верхньої атмосфери. Тому ці результати є вкрай важливими для розвитку сучасних теорій іоносферних процесів, служать основою побудови теоретичних і гібридних моделей іоносфери, іоносферних радіоканалів. Розв'язання задачі дистанційного вимірювання просторово-часових варіацій швидкості руху іоносферної плазми стало можливим завдяки досягненням у галузях фізики плазми, космічної та статистичної радіофізики, теорії і технології дистанційного радіозондування.

Особливо важливими є вимірювання вертикальної складової швидкості плазми одночасно з іншими іоносферними параметрами. Це повною мірою дозволяє здійснювати метод некогерентного розсіяння (НР) радіохвиль. Можливості включення у світову мережу радара НР Інституту іоносфери НАН і МОН України (Харків) і його вдале розташування по відношенню до радарів в Міллстоун-Хіллі (США), Іркутську (Росія) і обсерваторії ЕISCAT, розміщеної в зоні полярного овалу, дозволяють вивчати як висотно-часові особливості процесів переносу іоносферної плазми, так і їх довготні та широтні ефекти. Експериментальні дані, що отримані над територією України, суттєво доповнюють картину глобальних явищ в іоносфері.

Дослідження на харківському радарі, що є єдиною установкою НР в середніх широтах європейського регіону, дають цінну інформацію для уточнення довідкових моделей іоносфери, оскільки іоносфера Землі не має сферичної симетрії, і дані, що отримані в інших географічних регіонах, не можуть адекватно описувати стан іоносфери над Україною.

Визначення швидкості руху плазми є найбільш складним у методі НР. Для її визначення виміряється доплерівський зсув центральної частоти спектру НР сигналу. Про високі вимоги до експериментальних методик і апаратури може свідчити наступна оцінка. Для робочої частоти радара НР Інституту іоносфери (158 МГц) величина швидкості руху плазми 1 м/с відповідає зсуву центральної частоти спектру розсіяння на 1 Гц у той час, коли ширина спектру дорівнює 6-15 кГц. НР сигнал, що містить інформацію про вимірювані іоносферні параметри в потужності та спектрі (або кореляційній функції), має випадковий характер, його потужність сумірна, а часто і менше космічних і апаратурних шумів. Все це ставить специфічні вимоги до систем радара НР і алгоритмів обробки сигналу. У значній мірі це відноситься до радіоприймальної системи, яка в силу специфіки методу НР повинна мати підвищені в порівнянні з радіолокаційними приймачами чутливість і стабільність параметрів протягом періоду посилок в умовах зондування іоносфери потужним (одиниці мегават) радіоімпульсним сигналом.

Параметри іоносфери зазнають великої зміни в залежності від висоти, часу доби, сезону та сонячної активності. Відповідно змінюються і характеристики НР сигналу. Тому велике значення має оптимальний вибір характеристик зондуючого сигналу, методу обробки НР сигналу, а також структури та параметрів приймально-реєструючого тракту.

Таким чином, актуальною задачею є отримання експериментальних даних про швидкість руху іоносферної плазми з максимально можливими точністю, висотним і часовим розділенням. Це може бути досягнуто вдосконаленням існуючих і створенням нових систем радара та методів обробки НР сигналу.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Результати дисертаційної роботи отримано в рамках науково-дослідних робіт, що виконувалися в Інституті іоносфери НАН і МОН України: "Дослідження властивостей іоносферної плазми в областях E і F іоносфери", номер держреєстрації 0102U002996; "Дослідження нижньої іоносфери методом некогерентного розсіяння", номер держреєстрації 0100U003065; "Дослідження висотного розподілу іонів водню та гелію вище максимуму іонізації області F в період зростання сонячної активності", номер держреєстрації 0199U003875; "Дослідження висотного розподілу електронної концентрації, температур електронів та іонів, швидкості дрейфу плазми в періоди, що передбачені Міжнародним геофізичним календарем", номер держреєстрації 0199U003876; "Дослідження параметрів іоносфери в районі максимуму шару F методом некогерентного розсіяння", номер держреєстрації 0198U005400; "Дослідження іоносфери над Україною в період зростання сонячної активності", номер держреєстрації 0198U005391; "Дослідження впливу магнітних бур і сонячних спалахів на теплові та динамічні процеси у навколоземній космічній плазмі на фазі зниження сонячної активності", номер держреєстрації 0199U003876; "Дослідження висотного розподілу іонів водню в період високої сонячної активності", номер держреєстрації 0100U006418; "Дослідження процесів іоносферно-плазмосферної взаємодії, утворювання та розподілу легких іонів у верхній іоносфері в період зменшення сонячної активності", номер держреєстрації 0102U001300; "Експериментальні та теоретичні дослідження хвильових процесів у геокосмосі, що викликані варіаціями космічної погоди", номер держреєстрації 0105U002364; "Дослідження середньоширотної іоносфери під час геокосмічних бур у період низької сонячної активності", номер держреєстрації 0105U002365; "Дослідження іоносферно-атмосферних ефектів "космічної погоди" за даними методу некогерентного розсіяння", номер держреєстрації 0104U002042, "Моделювання фундаментальних фізичних процесів у геокосмічній плазмі над Україною за даними некогерентного розсіяння", номер держреєстрації 0106U001259, а також міжнародний проект "POLITE" (NSF grant ATM-97-14638, Інститут іоносфери спільно з MIT Haystack Observatory (USA)). У першій роботі автор дисертації був відповідальним виконавцем, в інших - виконавцем.

Мета і завдання дослідження. Метою роботи є розробка нових і розвиток існуючих методів аналізу некогерентно розсіяного сигналу, принципів побудови радіосистем, що спрямовані на експериментальне дослідження вертикального переносу іоносферної плазми, та їх реалізація.

Для досягнення мети в дисертаційній роботі розв'язуються такі задачі:

1) обґрунтування вимог до радару НР для визначення швидкості вертикального руху плазми на висотах області F іоносфери;

2) розробка та впровадження методів обробки НР сигналу, розробка та створення радіосистем для визначення швидкості руху плазми;

3) аналіз впливу апаратурних і геофізичних факторів на точність визначення швидкості руху іоносферної плазми, розробка методів зменшення похибок вимірювання швидкості;

4) проведення регулярних вимірювань, аналіз і узагальнення результатів вимірювань вертикальної швидкості руху плазми в періоди спокійного та збуреного станів іоносфери.

Об'єкт дослідження - процес некогерентного розсіяння радіосигналів метрового діапазону хвиль флуктуаціями електронної концентрації іоносфери за наявності руху плазми.

Предмет дослідження - статистичні характеристики НР сигналу та параметрів руху іоносферної плазми.

Методи дослідження - експериментальні, радіолокаційне зондування іоносфери, чисельне моделювання, статистичні, що базуються на досягненнях статистичної радіофізики, в тому числі, кореляційна обробка некогерентно розсіяного радіосигналу.

Наукова новизна одержаних результатів. Розроблено та впроваджено нові ефективні методи радіозондування іоносфери та обробки НР сигналу, що забезпечують мінімізацію похибок вимірювання швидкості руху іоносферної плазми.

Розроблено та реалізовано принципи побудови спеціалізованих доплерівських приймально-задаючих радіосистем для вимірювання швидкості руху плазми разом з іншими параметрами іоносфери.

Уперше отримано та проаналізовано великий обсяг даних і встановлено закономірності у висотно-часових варіаціях вертикальної швидкості плазми F-області іоносфери над центральноєвропейським регіоном для різних станів космічної погоди протягом періоду з 1986 по 2009 р.

Уперше для центральноєвропейського регіону виявлено та пояснено фізичні ефекти впливу сонячних затемнень на вертикальний рух іоносферної плазми.

Уперше отримано результати, які описують особливості вертикального переносу плазми середньоширотної іоносфери центральноєвропейського регіону під час іоносферних збурень. Встановлено, що реакція динаміки іоносфери на кожну бурю є унікальною.

Практичне значення одержаних результатів. 1) Розроблені принципи формування зондуючих радіосигналів, обробки прийнятих радіосигналів і побудови доплерівських систем можуть бути використані для розробки радіосистем, розв'язання задач радіофізики, дистанційного радіозондування навколишнього середовища та радіолокації розподілених цілей. 2) Отримані дані про вертикальну швидкість іоносферної плазми над Харковом для різних геліогеофізичних умов необхідні для розвитку теорії динамічних процесів у середньоширотній іоносфері центральноєвропейського регіону; вони використовуються для уточнення міжнародних глобальних моделей іоносфери, прогнозування космічної погоди, що є важливим для радіозв'язку, радіолокації, радіонавігації, радіотелеметрії, функціонування космічних апаратів, екології, медицини тощо.

Особистий внесок здобувача. Розв'язання задач, які поставлено у дисертації, виконано автором особисто або при його безпосередній участі. Основні результати дисертаційної роботи опубліковано в [1-49]. Роботи [4, 15, 17-21, 23, 24, 28-35, 37, 38, 43, 47], в яких викладено основні результати розробки нових і розвинення відомих методів вимірювання швидкості плазми, алгоритмів обробки НР сигналу, розробки та реалізації принципів побудови систем радара НР для вимірювання швидкості плазми, розв'язання задач зменшення похибки вимірювань, аналізу та тлумаченню результатів іоносферних вимірювань, автор виконав самостійно. Автор брав участь у створенні приймально-задаючих і реєструючих систем радара НР, що дали змогу реалізувати вимірювання швидкості руху плазми, та в їхньому впровадженні, зробив основний внесок у розробку та впровадження багатоканальної багатофункціональної приймально-задаючої та радіоприймальної систем, що призначені для визначення іоносферних параметрів у широкому інтервалі висот. Розробив окремі радіотехнічні підсистеми радара. Автор брав безпосередню участь у постановці та проведенні іоносферних вимірювань на радарі НР, в обробці отриманих даних, а також їх фізичному тлумаченні [1-3, 5, 6, 22, 36, 39-42, 45, 46, 48, 49], ініціював і проводив експерименти, що спрямовані на введення у дію методів і апаратури для вимірювання швидкості та інших параметрів іоносфери. У [2, 44] автор обґрунтував вибір методичних характеристик і вимоги до радару для визначення швидкості плазми. У [25-27, 49] автором проаналізовано вплив апаратурних і геофізичних факторів на похибку вимірювання швидкості, запропоновано принципи зменшення або усунення її складових. У [1, 8] автором реалізовано методи вимірювання швидкості плазми. У [2, 9, 10, 16] автором запропоновано і реалізовано нові методи і апаратура радіозондування іоносфери та вимірювання кореляційних функцій НР сигналу з застосуванням багаточастотних та фазоманіпульованих сигналів. У [7, 11, 12] автор приймав участь у постановці задачі захисту вхідних кіл радіоприймального тракту від потужного зондуючого сигналу та завад радіопередавача. У [1, 27] автор брав участь у впровадженні методів і апаратури контролю вимірювань швидкості. У [2, 6, 13, 14] автор брав безпосередню участь у проведенні іоносферних вимірювань у періоди сонячних затемнень, в обробці отриманих даних та їх тлумаченні.

Апробація результатів дисертації. Основні результати дисертації було представлено на таких наукових конференціях, семінарах та симпозіумах: XIV, XV, XVI конференции по распространению радиоволн (Ленинград, 1984, Алма-Ата, 1987, Харьков, 1990); Конференция "Радиофизическая информатика" (Москва, 1990); ХVII, XIX, XX, XXII Всероссийские научные конференции "Распространение радиоволн" (Ульяновск, 1993, Казань, 1999, Нижний Новгород, 2002, Ростов-на-Дону, 2008); Конференция "СВЧ-техника и спутниковый приём" (Севастополь, 1993); VII Симпозиум по солнечно-земной физике России и стран СНГ (Москва, 1998); Всесоюзная научно-техническая конференция "Теория и практика применения метода некогерентного рассеяния радиоволн" (Харьков, 1983); Всесоюзное совещание "Теория и практика применения метода некогерентного рассеяния для исследования ионосферы" (Харьков, 1987); VII-XVIІ Міжнародні науково-практичні конференції "Інформаційні технології: наука, техніка, технологія, освіта, здоров'я" (Харків, 1999, 2000, 2001, 2002, 2003, 2004, 2005, 2006, 2007, 2008, 2009); VIII Ukrainian conference and school on plasma physics and controlled fusion (Alushta, 2000); VIII Joint International Symposium "Atmospheric and ocean optics. Atmospheric physics" (Irkutsk, 2001); І, II, III, V, VI, VII і VIIІ Українські конференції з перспективних космічних досліджень (Київ, 2001, Кацивелі, 2002, 2003, Євпаторія, 2005, 2006, 2007, 2008), XI Joint International Symposium "Atmospheric and ocean optics. Atmospheric physics" (Tomsk, 2004); 6-th International conference "Problems of geocosmos" (St. Petersburg, 2006); 9^th Ukrainian Conference on Space Research (Yevpatoria, 2009).

Публікації. Основні результати дисертації викладено в 7 статтях у фахових вітчизняних і зарубіжних журналах, додатково висвітлено в 17 статтях у нефахових наукових виданнях, 3 авторських свідоцтвах, 2 патентах та 20 тезах і матеріалах доповідей на конференціях і симпозіумах.

Структура й обсяг дисертації. Дисертаційна робота складається зі вступу, чотирьох розділів, висновків, списку використаних джерел, додатків. Її повний обсяг складає 275 сторінок, із них 159 сторінок основного тексту. Дисертація містить 89 рисунків і 12 таблиць, з яких 75 рисунків на 52 сторінках і 7 таблиць на 3 сторінках повністю займають площу сторінки, 11 додатків на 44 сторінках. Список використаних джерел містить 210 найменувань на 23 сторінках.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У Вступі обґрунтовано актуальність дисертаційної роботи, сформульовано мету та задачі дослідження, описано наукову новизну та практичну цінність отриманих результатів, а також структуру та короткий зміст роботи.

У першому розділі наведено аналітичний огляд літератури, присвяченої вимірюванню швидкості руху іоносферної плазми. Розглянуто особливості процесу перенесення іоносферної плазми. Визначено роль вимірювання вертикальної складової швидкості плазми. Проведено аналітичний огляд радіофізичних методів визначення швидкості плазми. Відзначено, що метод НР є комплексним та інформативним методом дослідження параметрів іоносфери. Його основні переваги полягають у можливості проведення вимірювань швидкості руху плазми у великому діапазоні висот у будь-який час доби за будь-якого стану космічної погоди.

Розглянуто методичні аспекти вимірювання швидкості з використанням методу НР, обрано кореляційний аналіз. Описано та проаналізовано типи сигналів, що використовуються для зондування іоносфери. Проведено огляд радарів НР, що проводили вимірювання швидкості плазми. Наведено технічні характеристики радара НР Інституту іоносфери НАН і МОН України. Радар дозволяє визначати з високою точністю (похибка 1-10 %) і розділенням за висотою 10-120 км концентрацію електронів N_e, температури іонів T_i та електронів T_e, відносний іонний склад та ін. в діапазоні висот 100-1000 км і вище.

Поставлено мету реалізувати на радарі Інституту іоносфери регулярні вимірювання швидкості руху плазми області F іоносфери.

У другому розділі проведено порівняльний аналіз запропонованих методів кореляційних вимірювань швидкості, виконано аналіз алгоритмів оцінки швидкості плазми за різних умов вимірювань і вибір оптимального варіанту на основі статистичного підходу. Розглянуто варіанти визначення швидкості за кореляційною функцією (КФ) НР сигналу, виділеного на проміжній і низькій частотах.

Методика визначення швидкості плазми разом з іншими іоносферними параметрами полягає у випромінюванні потужного зондуючого радіоімпульсу, прийомі некогерентно розсіяного іоносферою сигналу, його перетворенні, фільтрації та підсиленні, оцінці (за великою кількістю періодів посилок) потужності P_сш(t_j) і кореляційних функцій R_сш(t_j,_k) вихідного сигналу радіоприймача (суміші сигналу та шуму) для низки часових затримок сигналу:

t_j=2h_j/c,

h_j - висота центру розсіючого об'єму, протяжність якого h відповідає тривалості зондуючого імпульсу:

_p=2h/c,

c - швидкість світла, обчисленні для кожної ділянки періоду посилок потужності та КФ сигналу у вигляді різниці відповідного параметра суміші сигнал+шум і параметра шуму, що усереднений за кількома вимірами на ділянці періоду посилок, де НР сигнал відсутній, нормуванні КФ і обчисленні швидкості за нормованими авто- і взаємокореляційними функціями сигналів, що виділені двома каналами радіоприймача.

Для визначення швидкості руху плазми V_d на підставі виразу для КФ НР сигналу, виділеного на проміжній частоті, автором розроблено низку методів. Перевага віддана методу, який полягає у вимірюванні характерних значень нормованих автокореляційних функцій і сигналів, що виділені на одній і тій же проміжній частоті f_пр у взаємно дзеркальних каналах радіоприймача.

Розроблено ряд алгоритмів оцінки швидкості руху. Оптимальним виявився алгоритм, в якому мінімізується наступний вираз:

, (1)

де , ,

за .

- довжина хвилі радара.

Проведено чисельне моделювання похибки оцінки швидкості плазми для різних алгоритмів залежно від дискретної затримки КФ _k, відношення сигнал/шум q, швидкості V_d та кількості накопичуваних значень КФ N. Аналіз результатів моделювання показав, що середньоквадратична похибка _V і зсув _V у великій мірі залежать від методики обробки. Якщо визначати швидкість за значеннями КФ за однією вибраною затримкою _k, можливо значне зростання похибки, якщо обвідна КФ близька до нуля. Ця обставина ускладнює застосування алгоритмів, що використовують значення КФ за однією величиною затримки _k, для визначення швидкості в широкому діапазоні висот іоносфери та вимагає апріорних даних про стан іоносфери для вибору величини _k. Розрахунки показали, що залежність _V від параметрів T_i,:

= T_e/T_i,,

проявляється значно менше, якщо оцінювати швидкість за кількома значеннями КФ за різними затримками _k. В діапазоні значень T_i= 600-1300 K відмінності в значеннях _V не перевищують 50 % (за 1, q 0,1, N = 20000). Властивості _V залежать від величини . Якщо 1 (нічна іоносфера, нижня частина денної іоносфери), _V може зростати в 1,5-2 рази. Показано, що основними параметрами, що впливають на _V і _V, є q і N. За збільшення q понад 0,5 величина _V зменшується незначно, досягаючи певної межі _V. Наявність _V, коли q значні, пояснюється шумовою природою самого НР сигналу. Зменшення q нижче 0,5 призводить до швидкого збільшення похибки _V, яка за q = 0,1 досягає величини 35-40 м/с. Залежність _V від кількості вимірів N кожного значення КФ апроксимована виразом _V = a/N^b, де a і b визначаються параметрами q, T_i, T_e. Встановлено, що _V залежить від значення швидкості V_d тим більше, чим менше q. За умови q 0,8 і - 100 V_d 100 м/с значення _V практично не залежить від V_d. Якщо q малі, спостерігається мінімум _V, коли V_d 0. Зсув оцінюваної швидкості _V також залежить від значень q.

Розроблено алгоритм обробки, що дозволяє виключити зсув оцінки швидкості плазми шляхом мінімізації наступного функціоналу:

де _k- = (9k-1)/3f_пр, _k+= (9k+1)/3f_пр.

Результати математичного моделювання узгоджуються з результатами оцінок за реальними вимірюваннями вертикальної швидкості V_d = V_z на радарі НР.

Запропоновано алгоритм, що мінімізує статистичну похибку оцінки швидкості. Швидкість визначається за виміряними квадратурними складовими КФ НР сигналу, що виділено на низькій частоті, з урахуванням обвідної КФ та величини дискретної затримки:

, (2)

де .

У цьому ж розділі проведено обґрунтування вимог до методів і характеристик радара для вимірювання швидкості плазми разом з іншими параметрами іоносфери. Обґрунтовано близькі до оптимальних характеристики радара НР та зондуючого радіосигналу для визначення вертикальної складової швидкості переносу плазми V_z середньоширотної іоносфери. Виявлено, що для режиму зондування одиночними радіоімпульсами тривалістю 800 мкс похибка визначення швидкості, що викликана її висотними варіаціями, не перевищує 1 м/с на висотах вище 270-300 км і зростає зі зниженням висоти, досягаючи на висоті близько 200 км максимуму 3-8 м/с. За умови зондування іоносфери здвоєними радіоімпульсами тривалістю 65-130 мкс цією складовою похибки V_z можна нехтувати, але вимірювання обмежені висотою 550-600 км із-за зростання статистичної похибки.

Визначено, що за 2 м для виміру V_z із систематичною похибкою, що не перевищує 0,1 м/с, короткочасна (протягом періоду повторення зондуючих радіоімпульсів) відносна нестабільність частоти гетеродинів радіоприймального пристрою і несучої частоти зондуючого сигналу не повинна перевищувати 10^-9. Для моніторингу необхідно забезпечити таку ж довготривалу стабільність або забезпечити когерентну структуру приймально-задаючої системи.

Третій розділ присвячено питанням апаратурно-методичної реалізації вимірювань швидкості руху іоносферної плазми.

Розроблено та реалізовано принципи побудови та оптимізації доплерівських приймально-задаючих систем радара НР, що використовуються для вимірювання швидкості руху та інших параметрів іоносферної плазми. В основі принципів закладено формування сигналів гетеродинів радіоприймача і несучої радіопередавача, що забезпечують когерентність систем радара. Когерентність дозволяє переносити спектр прийнятого НР сигналу на частоту обробки (проміжну або нульову) з точністю до реєстрованого доплерівського зсуву, за яким визначається швидкість. У разі проведення кореляційної обробки НР сигналу на проміжній частоті для визначення швидкості виділяються сигнали із взаємно дзеркальними спектрами на одній і тій же проміжній частоті. Для цього останнє перетворення частоти в радіоприймальному пристрої (РПрП) здійснюється за допомогою гетеродинів, різниця частот яких дорівнює подвоєній проміжній. Для виключення взаємної нестабільності проміжної частоти, на якій здійснюється обробка, і тактової частоти пристрою обробки сигнал з тактовою частотою формується із сигналів гетеродинів радіоприймача. радіофізичний швидкість іоносферна плазма

Розроблено та реалізовано багатофункціональну багатоканальну приймально-задаючу систему, яка значно розширила можливості радару (зокрема, завдяки застосуванню складених багаточастотних та фазоманіпульованих сигналів), дала можливість підвищення точності вимірювання швидкості руху плазми та поліпшення висотного розділення, а також дозволила спостерігати рух плазми одночасно в двох напрямках - вертикальному та похилому (використовуючи додатково повноповоротну антену). Розроблено принцип побудови та реалізовано радіоприймальний пристрій з оптимізованими параметрами для роботи в розширеному діапазоні висот 100-1500 км. Пристрій характеризується високою чутливістю і стабільністю характеристик. Це дозволило отримати інформацію про швидкість плазми на великих висотах (де потужність сигналу НР надзвичайно мала), і, як наслідок, цінні дані про іоносферно-протоносферну взаємодію.

Розглянуто питання оптимізації прийому та обробки НР сигналу для зменшення статистичної похибки, яка є визначальною. Показано, що зниження статистичної похибки більш ефективно за рахунок підвищення q ніж за рахунок збільшення величини N, що пропорційна тривалості сеансу вимірювань.

Проведено аналіз впливу апаратурних та методичних факторів на похибку вимірювання швидкості. Розроблено принципи зменшення або усунення її окремих складових. Проведений аналіз впливу параметрів радара НР на величину q і, як наслідок, на похибку визначення швидкості плазми сприяв здійсненню модернізації радіоприймального тракту, в результаті якої були розроблені високостабільні малошумливі вхідні підсилювачі з унікальними вузькосмуговими коаксіальними ВЧ фільтрами та надійними швидкодіючими пристроями захисту радіоприймача. Промодельовано вплив іоносферних параметрів T_i, T_e, відносних концентрацій іонів кисню, водню та гелію, а також характеристик вузькосмугових фільтрів РПрП, що визначають смугу пропускання всього приймального тракту, та зондуючого радіосигналу на похибку вимірювання швидкості. З метою оптимізації вимірювання швидкості плазми в різних висотних діапазонах іоносфери запропоновано та реалізовано можливість паралельного виділення сигналів за допомогою вихідних трактів РПрП з різними фільтрами. Розроблено принципи підвищення точності вимірювання швидкості, що враховують імпульсний характер роботи радара.

Запропоновано та впроваджено нові методи вимірювання КФ НР сигналу, які значно (з декількох десятків до десятих часток метрів за секунду) знижують похибки, пов'язані з неточним визначенням потужності та КФ шуму. Зокрема, розроблено та реалізовано метод, заснований на застосуванні декількох несучих частот зондування, що чергуються від періоду до періоду посилок, і зміні частоти настройки радіоприймача в характерний момент періоду посилок, після якого реєструються параметри шуму, що необхідні для визначення потужності та КФ НР сигналу. Метод дозволяє позбутися впливу численних інтенсивних завад у вигляді відбиттів від літальних об'єктів і наявності НР сигналу на ділянках радіолокаційної розгортки, за якими визначаються параметри шуму. Розроблено та реалізовано метод зондування здвоєними радіоімпульсами із застосуванням фазової маніпуляції одного з імпульсів пари і відповідної зміни знака оцінюваної вибірки КФ. У результаті накопичення значень кореляційних функцій визначається КФ НР сигналу без залучення КФ шуму. Реалізовані пристрої захищені авторськими свідоцтвами СРСР. Впровадження цих методів є особливо корисним, коли виникає необхідність зменшення періоду посилок і тривалості сеансу вимірювань для дослідження процесів в іоносфері, що швидко відбуваються.

Розроблено принципи контролю вимірювання швидкості плазми та врахування апаратурних факторів, що спотворюють результати вимірювань.

У цілому, завдяки виключенню або врахуванню впливу апаратурних факторів, систематична похибка визначення швидкості плазми за допомогою радара НР Інституту іоносфери не перевищує 3 м/с.

У четвертому розділі проведено аналіз даних про швидкість руху іоносферної плазми, отриманих за допомогою розроблених і впроваджених методів вимірювань і апаратури. Представлено висотно-часові та сезонні залежності вертикальної швидкості плазми V_z в спокійних геомагнітних умовах, наведено приклади результатів спостереження руху плазми в умовах природних збурень в іоносфері.

Вимірювання параметрів іоносфери проводилися з висотним розділенням 10-25 км в діапазоні висот 120-550 км під час зондування здвоєними радіоімпульсами тривалістю 65-150 мкс і з розділенням 100-130 км в діапазоні висот 200-1500 км під час зондування одиночними імпульсами тривалістю 650-800 мкс.

а б

Рис. 1. Висотні залежності вертикальної швидкості плазми вночі (а) та вдень(б). Суцільні лінії - згладжені залежності, пунктирні - без згладжування

У результаті аналізу даних виявлено основні закономірності динамічних процесів в іоносфері, які використовуються для уточнення прогностичних моделей іоносфери. Аналіз даних, що отримані в спокійних геомагнітних умовах, показав, що висотно-часові варіації V_z протягом доби в різні сезони в основному виявляють подібний між собою характер (рис. 1, 2).



Рис. 2. Усереднені висотно-часові варіації швидкості V_z та добові варіації критичної частоти f_oF2, що виміряні у різні сезони. Стрілками показані моменти сходу та заходу Сонця на поверхні Землі у Харкові (жирна стрілка) та магніто-спряженій точці (тонка стрілка)

У денний час на висотах поблизу максимуму шару F2 і нижче швидкість плазми, як правило, спрямована вниз (V_z<0) і приймає значення - 40-0 м/с. Найбільша за абсолютною величиною швидкість спостерігається на висотах 250-300 км. Вище максимуму іонізації швидкість змінює напрямок, і потік плазми стає спрямованим вгору в протоносферу за рахунок теплового розширення термосфери та зростання тиску в денний F-області. Виявлено, що зміна знака V_z відбувається на висотах 350-900 км, частіше всього біля 500 км.

Вночі швидкість V_z<0, плазма рухається вниз з протоносфери, підтримуючи нічний шар F2. Меридіональна компонента термосферного вітру, спрямована в цей час доби до екватора, перешкоджаючи скиданню плазми в область швидкої рекомбінації й призводячи до нічного підвищення висоти максимуму іонізації.

Підтверджено, що стійкі висхідні потоки плазми припадають на ранкові години, а низхідні - на вечірні. Встановлено, що екстремальні значення швидкості плазми в ранкові та вечірні години збільшуються із зростанням висоти (рис. 2).

Виявлено та пояснено добові варіації V_z, які в значній мірі характерні для висот h >700 км, в нічний час взимку за спокійних геомагнітних умов. Вони обумовлені процесами іоносферно-протоносферного обміну плазми, а також взаємодією магнітоспряжених іоносфер північної та південної півкуль через плазмосферу.

Встановлено, що висота зміни напряму руху іоносферної плазми в верхній частині денної F-області збільшується з підвищенням сонячної активності (рис. 3).

Рис. 3. Висотні залежності V_z та N_e, що виміряні у квітні в різні роки протягом циклу сонячної активності

У результаті спостережень руху плазми в умовах природно збуреної іоносфери виявлено значні зміни поведінки вертикальної складової швидкості плазми області F у періоди іоносферних збурень. Практично на всіх висотах відбувається зміна напряму руху плазми. Під час надсильної магнітної бурі 29-31 травня 2003 р. зареєстровано незвичайне квазіперіодичне збурення швидкості V_z у висхідний період.

Уперше отримано дані, що характеризують динаміку іоносфери над харківським регіоном під час чотирьох затемнень Сонця (ЗС). Виявлено зміни в висотно-часових залежностях вертикальної швидкості перенесення іоносферної плазми та густини потоку плазми, які свідчать про значну відміну процесів обміну плазмою між іоносферою та протоносферою в умовах сонячного затемнення від звичайного стану. Процеси в геокосмічній плазмі, що супроводжують затемнення Сонця, якісно подібні процесам, що відбуваються у вечірньо-ранковий час. Виявлено, що чим більше висота, тим значніше реакція швидкості плазми на ЗС.

Виявлено значні відмінності швидкості вертикального переносу плазми в районі харківського радара в порівнянні з даними низькоширотних установок, що пояснюється різними механізмами руху іоносфери в середніх та низьких широтах. Отримані висотно-часові варіації швидкості плазми в основному узгоджуються з аналогічними результатами вимірювань на інших середньоширотних радарах.

ВИСНОВКИ

У роботі розв'язана актуальна радіофізична задача вимірювання швидкості руху іоносферної плазми в діапазоні висот 120-1500 км. Розроблено нові та розвинуто існуючі методи аналізу некогерентного розсіяного сигналу, розроблено принципи побудови радіосистем для експериментального дослідження вертикального переносу плазми F-області іоносфери. Розробки реалізовано на радарі НР Інституту іоносфери (м. Харків). Проведено регулярні вимірювання, аналіз і узагальнення результатів вимірювання вертикальної швидкості руху плазми в періоди спокійного та збуреного станів іоносфери. Отримані дані використовуються для уточнення регіональної моделі іоносфери, що необхідно для прогнозування космічної погоди та, як наслідок, для нормального функціонування космічних апаратів, засобів радіозв'язку, радіолокації тощо.

Основні результати роботи полягають у наступному.

1. Обґрунтовано вимоги до радару НР для визначення швидкості вертикального руху плазми на висотах області F на основі аналізу процесів в іоносфері.

2. Розроблено та впроваджено нові й удосконалено відомі методи обробки НР сигналу для визначення швидкості руху плазми.

3. Розроблено та реалізовано на радарі НР принципи побудови доплерівських приймально-задаючих радіосистем, створено багатофункціональні прецизійні приймально-задаючі радіосистеми для вимірювання швидкості плазми разом з іншими іоносферними параметрами.

4. Розроблено та реалізовано методи зменшення похибок вимірювання кореляційних функцій НР сигналу та, як наслідок, похибок визначення швидкості руху плазми на основі аналізу впливу апаратурних і геофізичних факторів на точність визначення швидкості руху плазми.

5. За допомогою модернізованої автором радіоапаратури й оптимізації обробки даних середньоквадратична похибка визначення швидкості плазми на висотах в районі максимуму іонізації знижена до 2-3 м/с (за часового накопичення 15 хвилин) і збільшено діапазон досліджуваних висот. У результаті врахування впливу апаратурних факторів систематична похибка вимірювання швидкості плазми знижена до рівня, що не перевищує 3 м/с.

6. Уперше проведено регулярні вимірювання швидкості іоносферної плазми над Україною, отримано нові дані про вертикальну швидкість плазми іоносфери в спокійних геофізичних умовах, а також в умовах природних збурень в іоносфері. Отримано великий обсяг даних регулярних вимірювань вертикальної складової швидкості руху плазми V_z в діапазоні висот 120-1000 км (в окремих випадках 120-1500 км) у 1986-2009 рр.

7. Виявлено, що в спокійній іоносфері часові варіації швидкості плазми мають стійкий характер. Підтверджено, що стійкі висхідні потоки плазми припадають на ранкові години, а низхідні - на вечірні. Встановлено, що екстремальні значення швидкості плазми в ранкові та вечірні години збільшуються із зростанням висоти. Ранковий максимум V_z, що пов'язаний з посиленням фотоіонізації по відношенню до процесу рекомбінації під час сходу Сонця і перенесенням надлишку плазми вгору, більш виражений влітку. Підтверджено, що взимку в денний час на висотах в районі максимуму іонізації значення модуля спрямованої вниз швидкості V_z переважно більше ніж влітку на 5-15 м/с. Встановлено, що зміни швидкості іоносферної плазми під час сходу Сонця більш значні навесні, ніж восени. Зареєстровано збільшення висоти зміни напряму руху іоносферної плазми в верхній частині денної F-області зі зростанням сонячної активності.

8. Уперше спостерігалися динамічні ефекти в іоносфері під час сонячного затемнення 11 серпня 1999 р. над Харковом до висоти 1500 км. Показано, що ефекти в іоносферній плазмі, що супроводжували затемнення Сонця 11 серпня 1999 р. (функція покриття площі диска Сонця близько 73 %), 31 травня 2003 р. (64 %), 29 березня 2006 р. (70 %) і 1 серпня 2008 р. (31 %), якісно подібні. Підтверджено, що сонячне затемнення призводить до зміни поведінки вертикальної швидкості плазми, особливо на висотах, більших висоти максимуму іонізації. Поблизу фази максимального покриття диска Сонця висотний профіль вертикальної швидкості подібний профілю в нічні години.

9. Виявлено значні зміни вертикальної складової швидкості плазми області F в періоди іоносферних збурень. Практично на всіх висотах відбувається зміна напряму руху плазми.

10. Виявлено відмінності варіацій швидкості руху іоносферної плазми над Харковом в порівнянні з даними закордонних низькоширотних установок, що пояснюється різними механізмами руху іоносфери в середніх і низьких широтах. Зафіксовані також довготні ефекти, викликані відмінністю географічного та геомагнітного полюсів і, як наслідок, неоднаковим впливом на іоносферу над Харковом і Міллстоун-Хіллом (США) областей, що магнітоспряжені.

СПИСОК ПУБЛІКАЦІЙ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Емельянов Л.Я. Радиофизические наблюдения вертикального дрейфа плазмы в области F ионосферы на харьковском радаре некогерентного рассеяния / Л.Я. Емельянов, Е.И. Григоренко, И.Б. Скляров // Радиотехника: Всеукр. межвед. науч. - техн. сб. - 2004. - Вып. 136. - С. 102-108.

2. Емельянов Л.Я. Особенности определения скорости переноса плазмы среднеширотной ионосферы / Л.Я. Емельянов, Д.А. Дзюбанов // Радиотехника: Всеукр. межвед. науч. - техн. сб. - 2006. - Вып. 145. - С. 5-13. (Англ. версия: Yemelyanov L. Ya. The Peculiarities of Mid-Latitude Ionosphere Plasma Drift Velocity Determination / L. Ya. Yemelyanov, D.A. Dzyubanov // Telecommunications Radio Engineering. - 2007. - V. 66, No 14. - P. 1313-1327).

3. Григоренко Е.И. Вариации параметров ионосферы в периоды высокой и низкой солнечной активности / Е.И. Григоренко, В.К. Боговский, Л.Я. Емельянов и др. // Геомагнетизм и аэрономия. - 2001. - Т. 41, № 2. - С. 199-203.

4. Емельянов Л.Я. Измерение высотных профилей электронной концентрации методом некогерентного рассеяния / Л.Я. Емельянов // Геомагнетизм и аэрономия. - 2002. - Т. 42, №1. - С. 116-120. (Англ. версия: Emel'yanov L. Ya. Incoherent Scatter Measurement of the Electron Density Altitude Profiles / L. Ya. Emel'yanov // Geomagnetism and Aeronomy. - 2002. - V. 42, N 1. - P. 109-113).

5. Григоренко Е.И. Возмущения ионосферной плазмы во время сверхсильной магнитной бури 29-31 мая 2003 года: результаты наблюдений на харьковском радаре некогерентного рассеяния / Е.И. Григоренко, Л.Я. Емельянов, С.А. Пазюра, В.И. Таран, Л.Ф. Черногор // Успехи современной радиоэлектроники. - 2005. - № 4. - С. 21-39.

6. Бурмака В.П. Радарные наблюдения эффектов в геокосмосе, вызванных частным солнечным затмением 29 марта 2006 г. / В.П. Бурмака, Е.И. Григоренко, Л.Я. Емельянов, В.Н. Лысенко, М.В. Ляшенко, Л.Ф. Черногор // Успехи современной радиоэлектроники. - 2007. - № 3. - С. 38-53.

7. Рогожкин Е.В. О возможности улучшения характеристик антенных коммутаторов в радиолокаторах некогерентного рассеяния / Е.В. Рогожкин, В.А. Антонова, Л.Я. Емельянов// Радиотехника: Всеукр. межвед. науч. - техн. сб. - 2001. - Вып. 121. - С. 61-64.

8. А.с. 1503529 СССР, МКИ G 01 S 13/95. Устройство определения скорости дрейфа ионосферной плазмы / Е.В. Рогожкин, В.И. Таран, В.А. Филоненко, А.Е. Андреев, Л.Я. Герштейн (Емельянов). - № 4188893/24-09; заявл. 02.02.1987; зарегистр. 22.04.1989.

9. А.с. 1544027 СССР, G 01 S 13/95. Устройство измерения корреляционной функции сигнала, некогерентно рассеянного ионосферой. / А.Н. Смирнов, В.И. Таран, Л.Я. Герштейн (Емельянов), Е.В. Рогожкин. - № 4230793/24-09; заявл. 15.04.1987; зарегистр. 15.10.1989.

10. А.с. 1371248 СССР, G 01 S 13/95. Устройство измерения корреляционной функции сигнала, некогерентно рассеянного ионосферой. / Е.В. Рогожкин, В.А. Пуляев, А.Н. Смирнов, Л.Я. Герштейн (Емельянов). - № 3800248/24-09; заявл. 09.10.1984; зарегистр. 01.10.1987.

11. Пат. 41011 Україна, МПК H 01 P 1/14. Пристрій захисту приймача / Є.В. Рогожкiн, Л.Я. Ємельянов, О.Л. Мозгова. - № 2001010031; заявл. 03.01.2001; опубл. 15.08.2001, Бюл № 7.

12. Пат. 61721 Україна, МПК G 01 S 7/03, H 01 P 1/14. Пристрій захисту приймача / Є.В. Рогожкiн, Л.Я. Ємельянов, О.О Тритяченко. - № 2003043136; заявл. 08.04.2003; опубл. 17.11.2003, Бюл № 11.

13. Taran V.I. Investigation of circumterrestrial space by means of incoherent scatter radar / V.I. Taran, V.K. Bogovsky, V.N. Lysenko, Ye.I. Grigorenko, L. Ya. Emelyanov // Космiчна наука i технологiя, Space Plasma physics (додаток до журналу). - 2001. - Т. 7, № 2. - С. 36-41.

14. Дзюбанов Д.А. Динамика плазмы ионосферы над Харьковом в период солнечного затмения 1 августа 2008 г. / Д.А. Дзюбанов, Л.Я. Емельянов, Л.Ф. Черногор // Космічна наука і технологія. - 2009. - Т. 15, № 3. - С. 62-69.

15. Герштейн (Емельянов) Л.Я. Измерения вертикальной составляющей скорости дрейфа ионосферной плазмы / Л.Я. Герштейн (Емельянов) // Вестн. Харьк. политехн. ин-та: Исследование ионосферы методом некогерентного рассеяния. - Харьков: Вища школа, 1987. - № 248, Вып. 5. - С. 24-26.

16. Смирнов А.Н. Многочастотный метод измерения параметров НР-сигнала / А.Н. Смирнов, Л.Я. Герштейн (Емельянов) // Вестн. Харьк. политехн. ин-та: Исследование ионосферы методом некогерентного рассеяния. - 1986. - № 234, Вып. 4. - С. 23-27.

17. Герштейн (Емельянов) Л.Я. Измерения скорости движения ионосферной плазмы / Л.Я. Герштейн (Емельянов) // Вестн. Харьк. политехн. ин-та: Исследование ионосферы методом некогерентного рассеяния. - 1988. - № 259, Вып. 6. - С. 7-11.

18. Герштейн (Емельянов) Л.Я. Влияние эффектов импульсного зондирования на точность измерения скорости движения ионосферной плазмы / Л.Я. Герштейн (Емельянов) // Вестн. Харьк. политехн. ин-та: Исследование ионосферы методом некогерентного рассеяния. - 1989. - № 271, Вып. 7. - С. 14-20.

19. Емельянов Л.Я. Оценка скорости дрейфа ионосферной плазмы методом некогерентного рассеяния / Л.Я. Емельянов // Вестн. Харьк. гос. политехн. ун-та. Сб. научн. тр. - Харьков, ХГПУ, 1999. - Вып. 31. - С. 100-107.

20. Емельянов Л.Я. Радиоприемное устройство радара некогерентного рассеяния / Л.Я. Емельянов // Вестн. Харьк. гос. политехн. ун-та. Сб. научн. тр. - Харьков, 1999. - Вып. 31. - С. 108-112.

21. Емельянов Л.Я. Измерение скорости дрейфа ионосферной плазмы с помощью радара некогерентного рассеяния / Л.Я. Емельянов // Сб. научн. тр. - Харьков: ХГПУ, 1999. - Вып. 7. Часть третья. - С. 343-348.

22. Дзюбанов Д.А. Характеристики скорости термосферных ветров, вычисленных из ионосферных данных / Д.А. Дзюбанов, Е.И. Григоренко, В.Н. Лысенко, Л.Я. Емельянов // Вестн. Харьк. гос. политехн. ун-та. Физические аспекты современных технологий. Сб. научн. тр. - Харьков: ХГПУ. - 2000. - Вып. 103. - С. 31-33.

23. Емельянов Л.Я. Влияние характеристик зондирующего сигнала и радиоприемного тракта на точность измерения скорости дрейфа ионосферной плазмы методом некогерентного рассеяния / Л.Я. Емельянов // Вестн. Харьк. гос. политехн. ун-та. Физические аспекты современных технологий. Сб. научн. тр. - Харьков: ХГПУ. - 2000. - Вып. 103. - С. 34-38.

24. Емельянов Л.Я. Оптимизация обработки некогерентно рассеянного сигнала для определения скорости дрейфа ионосферной плазмы / Л.Я. Емельянов // Вестн. Нац. техн. ун-та "Харьковский политехнический институт": Сб. научн. тр. - Харьков: НТУ "ХПИ". - 2001. - № 4, - С. 81-84.

25. Емельянов Л.Я. Минимизация погрешностей измерения скорости движения ионосферной плазмы / Л.Я. Емельянов, И.Б. Скляров // Вестн. Нац. техн. ун-та "Харьковский политехнический институт": Сб. научн. тр. Тематический выпуск "Радиофизика и ионосфера". - Харьков: НТУ "ХПИ". - 2002. - № 9, т. 5. - С. 29-33.

26. Емельянов Л.Я. Вопросы снижения влияния зондирующего сигнала на точность измерения скорости движения ионосферной плазмы / Л.Я. Емельянов, И.Б. Скляров, С.В. Черняев // Вестн. Нац. техн. ун-та "Харьковский политехнический институт": Сб. научн. тр. Тематический выпуск "Радиофизика и ионосфера". - Харьков: НТУ "ХПИ". - 2002. - № 9, т. 5. - С. 25-28.

27. Емельянов Л.Я. Обеспечение достоверности определения скорости дрейфа ионосферной плазмы методом некогерентного рассеяния / Л.Я. Емельянов, И.Б. Скляров // Вестн. Нац. техн. ун-та "Харьковский политехнический институт": Сб. научн. тр. Тематический выпуск "Радиофизика и ионосфера". - Харьков: НТУ "ХПИ". - 2003. - № 7, т. 4. - С. 35-40.

28. Емельянов Л.Я. Обоснование характеристик радара для определения скорости дрейфа ионосферной плазмы методом некогерентного рассеяния / Л.Я. Емельянов // Вестн. Нац. техн. ун-та "Харьковский политехнический институт": Сб. научн. тр. Тематический выпуск "Радиофизика и ионосфера". - Харьков: НТУ "ХПИ". - 2004. - № 23. - С. 29-36.

29. Емельянов Л.Я. Оптимизация приема и обработки НР сигнала для повышения точности определения скорости переноса ионосферной плазмы / Л.Я. Емельянов // Вестн. Нац. техн. ун-та "Харьковский политехнический институт": Сб. научн. тр. - Харьков: НТУ "ХПИ". - 2005. - № 35. - С. 79-84.

30. Герштейн (Емельянов) Л.Я. Измерение скорости движения ионосферной плазмы / Л.Я. Герштейн (Емельянов) // Всесоюзное совещание "Теория и практика применения метода некогерентного рассеяния для исследования ионосферы", 2-4 июля 1987 г.: тез. докл. - Харьков, 1987. - С. 19-21.

31. Герштейн (Емельянов) Л.Я. Измерения вертикальной скорости движения ионосферной плазмы на моностатической установке некогерентного рассеяния / Л.Я. Герштейн (Емельянов) // XV Всесоюзная конференция по распространению радиоволн, окт. 1987 г.: тез. докл. - Алма-Ата, 1987. - С. 70.

32. Герштейн (Емельянов) Л.Я. Особенности измерений дрейфа по автокорреляционной функции сигнала НР / Л.Я. Герштейн (Емельянов) // Конференция "Радиофизическая информатика", 27-29 нояб. 1990 г.: тез. докл. - М., 1990. - С. 131.

33. Емельянов Л.Я. Измерение вертикальной составляющей скорости дрейфа ионосферной плазмы / Л.Я. Емельянов // ХVII Конференция по распространению радиоволн, 21-24 сент. 1993 г.: тез. докл. - Ульяновск, 1993. - С. 74-75.

34. Емельянов Л.Я. Особенности приемо-задающей системы исследовательского комплекса некогерентного рассеяния / Л.Я. Емельянов // Материалы конференции "СВЧ-техника и спутниковый приём", 20-23 сент. 1993 г. - Севастополь, 1993. - Т. 6. - С. 798-801.

35. Емельянов Л.Я. Измерение скорости дрейфа ионосферной плазмы методом некогерентного рассеяния / Л.Я. Емельянов // XIX Всероссийская научн. конференция "Распространение радиоволн", 22-25 июня 1999 г.: тез. докл. - Казань, 1999. - С. 69-70.