Диссертация (1097736), страница 27
Текст из файла (страница 27)
Ðåçóëüòàòû âû÷èñëåíèé äëÿ òðåòüåãî äèàïàçîíà MARSIS (3.5-4.5 ÌÃö) äëÿ þæíîãî ùèòà ïîêàçàíû íà ðèñ. 3.9. Äâà òèïà ïîäñòèëàþùåé ïîâåðõíîñòè áûëè èññëåäîâàíû:÷èñòûé ëåä (ε = ε1 ) è ÷èñòàÿ ïðåñíàÿ âîäà ε ≈ 80. Áûëè ïðèíÿòû ñëåäóþùèå çíà÷åíèÿ ïàðàìåòðîâ: ðàâíîìåðíîå ðàñïðåäåëåíèå l1 â ïðåäåëàõ 80...120170дБ-20MARSIS Band III 3.
5 -4.5 МГц204060t, мксЮжный полюс80100-40120уровни шума-60-80I-100-120-140IIÐèñ. 3.9: Ìîäåëü þæíîãî ïîëÿðíîãî ëåäÿíîãî ùèòà Ìàðñà. Èíòåíñèâíîñòü îòðàæåííîãî ñèãíàëà (÷èñëåííîå ðåøåíèå è àñèìïòîòèêè). I æèäêàÿ âîäà, II ëåä H2 0.ì [255], ïîëíàÿ òîëùèíà 1900 ì (òèïè÷íîå çíà÷åíèå äëÿ ïåðèôåðèéíûõ îáëàñòåé þæíîãî ëåäÿíîãî ùèòà), l2 , ε1 è ε2 òå æå, ÷òî è äëÿ ñåâåðíîãî ïîëÿðíîãîùèòà (ïðè ýòîì, tan δ2 = 0.005). Êîýôôèöèåíòû îòðàæåíèÿ ìîùíîñòè R1 èR2 íà ãðàíèöàõ ðàâíû êâàäðàòàì ñîîòâåòñòâóþùèõ àìïëèòóäíûõ êîýôôèöèåíòîâ RA = (Z − 1)/(Z + 1).
Íà òîì æå ðèñóíêå ïîêàçàíû äâà àñèìïòîòè÷åñêèõðåøåíèÿ óðàâíåíèÿ ïåðåíîñà: äëÿ îäíîé îòðàæàþùåé ãðàíèöû (3.34) (òîíêàÿïóíêòèðíàÿ êðèâàÿ) è äëÿ äâóõ îòðàæàþùèõ ãðàíèö (3.47) (æèðíàÿ ïóíêòèðíàÿ êðèâàÿ). Íåñìîòðÿ íà ñèñòåìàòè÷åñêîå ðàñõîæäåíèå â àáñîëþòíîì óðîâíåìîùíîñòè, ñòðîãîå ðåøåíèå õîðîøî ñîãëàñóåòñÿ ñ àñèìïòîòèêàìè ïî ñêîðîñòèñïàäà óðîâíÿ ñèãíàëà ñî âðåìåíåì. Ïðè ýòîì ðåøåíèå (3.47), ó÷èòûâàþùåå îòðàæåíèå îò îáåèõ ãðàíèö, íàõîäèòñÿ â ëó÷øåì ñîãëàñèè ñî ñòðîãèì ðåøåíèåì.Àñèìïòîòè÷åñêîå ðåøåíèå äëÿ èñõîäÿùåé èíòåíñèâíîñòè I − (0, t), ïîëó÷åííîå â [241] [241]:θ−3/2 −(1−λ)θt−3/2 −κa ctI (θ, 0) ≈ κ c √e=√e.2πκs c2πλ−(3.91)ïîçâîëÿåò ïîëó÷èòü îöåíêó íåèçâåñòíûõ ïàðàìåòðîâ ñðåäû κa è κc ïî ëèíåéíîéðåãðåññèè ìåòîäîì íàèìåíüøèõ êâàäðàòîâ:13− ln (2πκs c) − κa cti = Ii− + ln ti ,22(3.92)ãäå Ii− èíòåíñèâíîñòü â ìîìåíòû âðåìåíè ti , −1/2 ln (2πκs c) è κa c íåèçâåñòíûå ïàðàìåòðû ëèíåéíîé ðåãðåññèèÍà ðèñ.
3.10 ïîêàçàíû ðåçóëüòàòû âû÷èñëåíèé [242] äëÿ ñëåäóþùèõ çíà÷åíèé ïàðàìåòðîâ: ε1 = 3.15, tan δ1 = 0.0005, ε2 = 9.0, tan δ2 = 0.005. Çíà÷åíèÿ κa171t, µsdB20.40.60.80.100.120.-20-405 MHz-6015 MHz-80-10025 MHzÐèñ. 3.10: ×èñëåííîå ìîäåëèðîâàíèå ðàäèîëîêàöèîííûõ ñèãíàëîâ. Ñïëîøíûåêðèâûå ñòðîãîå ðåøåíèå, ïóíêòèðíûå êðèâûå àñèìïòîòèêà ïî òåîðèè ïåðåíîñà (3.91).
Ñðåäíèå ÷àñòîòû äèàïàçîíîâ Ë×Ì ïîêàçàíû öèôðàìè.è κs àñèìïòîòè÷åñêîãî ðåøåíèÿ (ïîêàçàíî ïóíêòèðîì) îöåíåíû ïî ðåçóëüòàòàìñòðîãîãî ðåøåíèÿ ïî ëèíåéíîé ðåãðåññèè (3.92).Çíà÷åíèÿ îáúåìíûõ êîýôôèöèåíòîâ ïîãëîùåíèÿ κa äëÿ ðàçëè÷íûõ ÷àñòîò,îöåíåííûå ïî ëèíåéíîé ðåãðåññèè (3.92) íà îñíîâå ÷èñëåííîãî ìîäåëèðîâàíèÿñèãíàëîâ, ïîêàçàíû íà ðèñ. 3.11. Òî÷êàìè ïîêàçàíû îöåíåííûå çíà÷åíèÿ, ñïëîøíûìè êðèâûìè ïîêàçàíû òåîðåòè÷åñêèå çíà÷åíèÿ, ïðåäñêàçûâàåìûå ïî òåîðèèïåðåíîñà ñ îöåíêîé êîýôôèöèåíòîâ ðàññåÿíèÿ íà îñíîâå ñòðîãîãî ðåøåíèÿ çàäà÷è ðàññåÿíèÿ íà ñëîå, ïóíêòèðíûìè êðèâûìè ïîêàçàíû çíà÷åíèÿ κa = 2k1′′ ñîãëàñíî ôîðìóëå O'Doherty-Anstey.  ÷èñëåííîì ìîäåëèðîâàíèè èñïîëüçîâàëèñüË×Ì ñèãíàëû ñ ïîëîñîé B = 1 ÌÃö è öåíòðàëüíûìè ÷àñòîòàìè 1-30 ÌÃö. Íàðèñóíêå ïîêàçàíû òðè ðåàëèçàöèè ñëó÷àéíîé ñðåäû ñ òàíãåíñàìè ïîòåðü ïûëüíûõ ñëîåâ tan δ2 = 0.001, 0.01 è 0.1 (ïîêàçàíû öèôðàìè ïðè êàæäîé êðèâîé).Ìîæíî âèäåòü, ÷òî òî÷íîå ðåøåíèå çàäà÷è îá îäèíî÷íîì ñëîå [243] òî÷íåå ïðèáëèæåííîé ôîðìóëû O'Doherty-Anstey ñîîòâåòñòâóåò îöåíêàì ïî ñðàâíåíèþ ñïðèáëèæåííûì çíà÷åíèåì κa = 2k1′′ .
Ñðåäíÿÿ ñêîðîñòü ñèãíàëà â ñðåäå ïðèáëèæåííî ïîëàãàëàñü ðàâíîé c = c1 = c/n1 .3.5.5Äâóìåðíàÿ ìîäåëü ñëîèñòîé ñðåäû.Ýëåêòðîôèçè÷åñêàÿ ìîäåëü ïîëÿðíûõ îòëîæåíèé Ìàðñà [241], ââåäåííàÿ äëÿðàñ÷åòà îäíîìåðíûõ ïëîñêèõ âîëí â ñðåäå, òàêæå èñïîëüçóåòñÿ â ÷èñëåííîììîäåëèðîâàíèè ðàñïðîñòðàíåíèÿ ñèãíàëà â äâóõ è òðåõ èçìåðåíèÿõ. Òèïè÷íûåçàâèñèìîñòè ìîäóëÿ êîýôôèöèåíòà îòðàæåíèÿ R(k, kx ) îò óãëà ïàäåíèÿ âîëíû17210-2ka , м-10.110-30.0110-40.001f, MГц2468 102030Ðèñ.
3.11: Ñðåäíèå êîýôôèöèåíòû ïîãëîùåíèÿ â ñðåäå. Ñïëîøíûìè ëèíèÿìèïîêàçàíû çíà÷åíèÿ, ïðåäñêàçàííûå ìîäåëüþ [241], ïóíêòèðíûìè ëèíèÿìè ðåçóëüòàòû ìîäåëè [244]. Îöåíêè ïî ðåçóëüòàòàì ÷èñëåííîãî ìîäåëèðîâàíèÿ ñèãíàëîâ ïîêàçàíû òî÷êàìè.|R||R|TM1.5TE21.5110.50.5kx/k1234kx/k512345Ðèñ. 3.12: Ìîäóëü àìïëèòóäíîãî êîýôôèöèåíòà îòðàæåíèÿ |R(k, kx )| äëÿ ÒÌè ÒÅ-ïîëÿðèçàöèè (ñëåâà è ñïðàâà, ñîîòâåòñòâåííî).(ñîîòâåòñòâóþùåé ïðîåêöèè âîëíîâîãî âåêòîðà kx ) íà ÷àñòîòå 1 ÌÃö äëÿ äâóõâîçìîæíûõ ïîëÿðèçàöèé ïîêàçàíû íà ðèñ. 3.12. Ïðèíÿòû ñëåäóþùèå çíà÷åíèÿïàðàìåòðîâ: ε′1 = 3.15, ε′2 = 9.0, tan δ1 = 0.0005, tan δ2 = 0.005.
Ìíîãî÷èñëåííûå ïèêè R(k, kx ) â îáëàñòè kx > k ñîîòâåòñòâóþò âîëíîâîäíûì ìîäàì è ìîäàìóòå÷êè, òèïè÷íûì äëÿ ñëîæíûõ ñëîèñòûõ ñðåä. Äëÿ ÒÌ ïîëÿðèçàöèè ýòè ìîäû âûðàæåíû çíà÷èòåëüíî ñëàáåå, ÷åì äëÿ ÒÅ ïîëÿðèçàöèè, ïî ïðè÷èíå áîëååñëàáûõ îòðàæåíèé íåîäíîðîäíûõ âîëí îò âíóòðåííèõ ãðàíèö â ñðåäå.Âû÷èñëåííûå ïðîôèëè ñèãíàëîâ äâóõïîçèöèîííîãî ãëóáèííîãî ðàäèîçîíäèðîâàíèÿ ìîäåëè ñåâåðíîãî ëåäÿíîãî ùèòà (äâóìåðíàÿ ìîäåëü, ÒÅ è ÒÌ ïîëÿðèçàöèè) ïîêàçàíû íà ðèñ. 3.13 ñëåâà è ñïðàâà, ñîîòâåòñòâåííî.
Ïîëîñà ÷àñòîò Ë×Ì ñèãíàëîâ (10-15 ÌÃö) áëèçêà ê ðàáî÷åìó äèàïàçîíó, ïðåäëîæåííîìó17300t, мксt, мкс2020404060600 дБ-100 дБ80801001000510150База, км51015База, кмÐèñ. 3.13: Äâóõïîçèöèîííîå çîíäèðîâàíèå äâóìåðíîé ñëîèñòîé ñðåäû (ñëåâà èñïðàâà, ñîîòâåòñòâåííî ÒÌ è ÒÅ ïîëÿðèçàöèÿ). Ïðîôèëè îòðàæåííîãî ñèãíàëàïîêàçàíû â çàâèñèìîñòè îò ðàññòîÿíèÿ ìåæäó àíòåííàìè.äëÿ èñïîëüçîâàíèÿ â [256]. Ïîêàçàíî ñåìåéñòâî îòðàæåííûõ ðàäèîëîêàöèîííûõñèãíàëîâ â çàâèñèìîñòè îò ðàññòîÿíèÿ ìåæäó ïóíêòàìè ïåðåäà÷è è ïðèåìà.Îñíîâíûå êîìïîíåíòû ñèãíàëà (ïðÿìîå ïðîõîæäåíèå âîëíû â ñâîáîäíîì ïðîñòðàíñòâå, âîëíîâîäíûå ìîäû è ìîäû óòå÷êè è äèôôóçíîå ïîëå) õîðîøî ðàçëè÷èìû íà ðèñóíêàõ.
Äëÿ ÒÌ âîëíû, ìîäû óòå÷êè ìåíåå èíòåíñèâíû, êàê è ñëåäóåò îæèäàòü ïî ðåçóëüòàòàì ñðàâíåíèÿ ñïåêòðîâ êîýôôèöèåíòîâ îòðàæåíèÿR(k, kx ), ïîêàçàííûõ íà ðèñ. 3.12. Ïðèíÿòû ñëåäóþùèå çíà÷åíèÿ ïàðàìåòðîâ:ε′1 = 3.15, ε′2 = 5.76, tan δ1 = 0.0005, tan δ2 = 0.005. Ïî ðåçóëüòàòàì âû÷èñëåíèÿñëåäóåò, ÷òî äëÿ áîëüøèõ óãëîâ ïàäåíèÿ ϕ, ò.å. íà áîëüøèõ ðàññòîÿíèÿõ ìåæäó àíòåííàìè ïðè ìàëûõ âðåìåíàõ, ýòè ìîäû íàðóøàþò ïðèìåíèìîñòü òåîðèèïåðåíîñà èçëó÷åíèÿ.
Íà ìàëûõ óãëàõ ïàäåíèÿ ϕ, çàäà÷à â îñíîâíîì ïîäîáíà çàäà÷å îäíîïîçèöèîííîãî çîíäèðîâàíèÿ ñ âåðòèêàëüíûì ðàñïðîñòðàíåíèåì âîëíû(ðèñ. 3.5). Òàêèì îáðàçîì, èíòåðïðåòàöèÿ íà îñíîâå òåîðèè ïåðåíîñà èçëó÷åíèÿ,îïèñàííàÿ çäåñü, â äåéñòâèòåëüíîñòè îãðàíè÷åíà êîíôèãóðàöèÿìè, áëèçêèìè êîäíîïîçèöèîííîé. Ïî ýòîé ïðè÷èíå ðàñ÷åò òðåõìåðíîãî ïîëÿ ñèãíàëà ïðèâîäèòñÿ òîëüêî äëÿ ýòîé êîíôèãóðàöèè.17451015t, мкс20-800.000-100-1200.025-140дБ-1600.1000.0750.050Ðèñ. 3.14: Îäíîïîçèöèîííîå çîíäèðîâàíèå òðåõìåðíîé ñëîèñòîé ñðåäû.
Ñòðîãîåðåøåíèå óðàâíåíèé ýëåêòðîìàãíèòíîãî ïîëÿ (ñïëîøíûå ëèíèè) è àñèìïòîòèêàðåøåíèÿ óðàâíåíèÿ ïåðåíîñà (ïóíêòèðíûå ëèíèè). Çíà÷åíèÿ òàíãåíñà ïîòåðütan δ2 óêàçàíû öèôðàìè. Ïîëîñà Ë×Ì ñèãíàëà 10-15 ÌÃö.3.5.6Òðåõìåðíàÿ ìîäåëü ñëîèñòîé ñðåäû.Ðåçóëüòàòû ìîäåëèðîâàíèÿ Ë×Ì ñèãíàëîâ (10-15 ÌÃö) ïðè ðàçëè÷íûõ çíà÷åíèÿõ òàíãåíñà óãëà ïîòåðü â ïûëüíûõ ñëîÿõ ïîêàçàíû íà ðèñ. 3.14. Ñïëîøíûìèêðèâûìè ïîêàçàíû ñòðîãèå ðåøåíèÿ ýëåêòðîìàãíèòíûõ óðàâíåíèé äëÿ ðàñïðîñòðàíåíèÿ ñèãíàëà, âìåñòå ñ àñèìïòîòè÷åñêèìè ðåøåíèÿìè ñîãëàñíî ôîðìóëå(3.69 êîòîðûå ïîêàçàíû ïóíêòèðíûìè êðèâûìè. Ïðèíÿòû ñëåäóþùèå çíà÷åíèÿïàðàìåòðîâ ε′1 = 3.15, ε′2 = 9.0.
Çíà÷åíèÿ òàíãåíñîâ ïîòåðü â ïûëüíûõ ñëîÿõîáîçíà÷åíû öèôðàìè ïðè êàæäîé ïàðå êðèâûõ. Òàíãåíñ óãëà ïîòåðü â ëåäÿíûõ ñëîÿõ ðàâåí îäíîé äåñÿòîé îò òàíãåíñà ïîòåðü â ïûëüíûõ ñëîÿõ. Íà ìàëûõâðåìåíàõ, äèôôóçíàÿ ñòðóêòóðà ïîëÿ íå ðàçâèòà, òàê ÷òî ñòðîãèå ðåøåíèÿ íåïîëíîñòüþ ñîîòâåòñòâóþò àñèìïòîòè÷åñêèì. Íà áîëüøèõ âðåìåíàõ àñèìïòîòè÷åñêèå ðåøåíèÿ õîðîøî îïèñûâàþò ñðåäíþþ ñêîðîñòü ñïàäà èíòåíñèâíîñòè ñèãíàëà, îöåíêà êîòîðîé äàåò âîçìîæíîñòü îïðåäåëèòü ñðåäíåå çíà÷åíèå èñòèííîãîïîãëîùåíèÿ â ñðåäå. Ïîñêîëüêó ýòî ïîãëîùåíèå îïðåäåëÿåòñÿ ãëàâíûì îáðàçîìíàëè÷èåì ïðèìåñåé âî ëüäó, [257, 238, 234], åãî îöåíêà äàåò èíôîðìàöèþ î ôèçè÷åñêîì è õèìè÷åñêîì ñîñòàâå ïîëÿðíûõ ëåäÿíûõ îòëîæåíèé.Âî âñåõ ðàñ÷åòàõ, ïðèâåäåííûõ â ãëàâå 3, áûëà ïðèíÿòà èäåàëüíàÿ ìîäåëüãëàäêèõ ïëîñêèõ ñëîåâ.
Ýôôåêòû îáúåìíîãî ðàññåÿíèÿ, ðàñòóùèå ñ ðîñòîì õàðàêòåðíîãî ðàçìåðà íåîäíîðîäíîñòåé ê äëèíå âîëíû [258], òàêèì îáðàçîì íåó÷èòûâàþòñÿ. Äëÿ ñåâåðíîãî ïîëÿðíîãî ùèòà Ìàðñà òàêîå ïðèáëèæåíèå ìîæíîñ÷èòàòü ðàçóìíûì, ïîñêîëüêó íà ìàñøòàáàõ îò äåñÿòêîâ ìåòðîâ äî äåñÿòêîâ êèëîìåòðîâ åãî ïîâåðõíîñòü ÿâëÿåòñÿ âåñüìà ãëàäêîé [206]. Àíàëèç èçîáðàæåíèé175Òàáëèöà 3.3: Ñâîäêà èçâåñòíûõ ðåçóëüòàòîâ îöåíêè äèýëåêòðè÷åñêèõ ñâîéñòâìàðñèàíñêèõ ïîëÿðíûõ ëüäîâ.Èñòî÷íèêÈíñòðóìåíòÎáúåêò çîíäèðîâàíèÿ[260]MARSISNPLD[261]MARSISSPLD[262]MARSISSPLD, Chasma Australe[263]SHARADNPLD[264]SHARADNPLD, Borealis Scopuliεσ,Ñì/ì≤ 10−63.0 .
. . 5.0 1.0 . . . 2.0 · 10−66 · 10−63.1≤ 3 · 10−6tg δ≤ 0.0010.003< 0.0026≤ 0.001âûñîêîãî ðàçðåøåíèÿ [259], îäíàêî, ïîêàçûâàåò ðàçâèòûé ðåëüåô ïîâåðõíîñòèíà ìåòðîâûõ ìàñøòàáàõ. Ïîäîáíûå íåîäíîðîäíîñòè, ïîãðåáåííûå â òîëùå ñëîèñòûõ îòëîæåíèé, ìîãóò âûçûâàòü ýôôåêòû îáúåìíîãî ðàññåÿíèÿ, íåó÷òåííûåâ ìîäåëè.Íåêîòîðûå ìîäåëè ïåðåíîñà èçëó÷åíèÿ, ó÷èòûâàþùèå îáúåìíîå ðàññåÿíèå[164], òàêæå ïðåäñêàçûâàþò ýêñïîíåíöèàëüíûé ñïàä èíòåíñèâíîñòè ïîëÿ ñî âðåìåíåì ∝ exp(−κa ct).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
