ГОСТ Р 25645.163-96
Группа Т27
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ХАРАКТЕРИСТИКИ РАДИОШУМОВ В ОКОЛОЗЕМНОМ ПРОСТРАНСТВЕ
В ДИАПАЗОНЕ ЧАСТОТ ОТ 0,1 ДО 50 МГц
Characteristics of radionoises in the earth
magnetosphere at frequency interval 0,1-50 MHz
ОКС 07.040
ОКСТУ 0080
Дата введения 1996-07-01
Предисловие
1 РАЗРАБОТАН И ВНЕСЕН Институтом радиотехники и электроники Российской Академии наук и Всероссийским научно-исследовательским институтом стандартизации (ВНИИстандарт) Госстандарта России
2 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Госстандарта России от 28 февраля 1996 г. N 124
3 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ
1 ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ
Настоящий стандарт устанавливает радиофизические параметры, описывающие пространственно-частотные характеристики радиошумов в околоземном пространстве в диапазоне частот от 0,1 до 50 МГц. Стандарт предназначен для расчета радиосистем и радиоустройств, осуществляющих связь, научные и специальные измерения в околоземном пространстве на высотах более 1000 км.
2 ОПРЕДЕЛЕНИЯ
В настоящем стандарте применяются следующие термины и определения:
1 Обыкновенная волна, необыкновенная волна,
2 Спектральная яркость космического фона - мощность излучения космического фона, приходящего из единичного телесного угла в единичной полосе частот на единицу площади, ориентированной перпендикулярно направлению прихода излучения
3 Эффективная температура антенны - температура сопротивления излучения антенны
4 Эффективная шумовая температура - температура черного тела, яркость которого равна наблюдаемой
5 Авроральный (полярный) овал - область с наибольшей частотой появления полярных сияний; локализация аврорального овала зависит от местного времени: в ночные часы он попадает на геомагнитные широты
6 Геомагнитный индекс
3 ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ
АКР - авроральное километровое радиоизлучение Земли.
4 ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ
4.1 Плотность околоземной плазмы и напряженность геомагнитного поля определяют условия прохождения космических (внешних) радиошумов и пространственно-частотные области существования собственных излучений магнитосферы.
4.2 Минимальный уровень радиошумов в околоземном пространстве над магнитосферой Земли определяется фоновым космическим радиоизлучением и радиоизлучением компактных источников.
4.3 Уровень аврорального километрового радиоизлучения в магнитосфере и вне магнитосферы Земли определяется геомагнитными координатами (широтой и долготой) и индексом геомагнитной активности
4.4 Формирование модели осуществляется построением частотных, временных и пространственных зависимостей радиошумов с помощью графиков и таблиц.
5 УГЛОВАЯ И ЧАСТОТНАЯ ЗАВИСИМОСТЬ КОСМИЧЕСКОГО ШУМА
5.1 Частотная и угловая зависимости яркости радиоизлучения космического фона даны на рисунке 1 [1]. Максимум яркости космического фона находится в интервале от 2 до 3 МГц.
1 - излучение полюсов Галактики (RAE); 2 - излучение центра Галактики (RAE); 3 - излучение антицентра
Галактики (RAE); 4 - внегалактическое излучение (спектральный индекс
(спектральный индекс
Рисунок 1 - Композиционный спектр фонового излучения. Зависимость энергетической спектральной яркости
от частоты по данным наземных и спутниковых измерений
5.2 Стандартная зависимость эффективной температуры изотропной антенны
Рисунок 2 - Зависимость эффективной температуры антенны,
принимающей космические шумы, от частоты
5.3 Дополнительные данные о частотной зависимости космического радиошума в диапазоне ниже
где
Таблица 1 - Уровень космического шума
Частота, | Шумовая температура неба | Плотность потока мощности | Эквивалентный шум-фактор антенны по отношению |
0,2 | 2,4 | 0,18 | 39 |
0,4 | 14 | 4,3 | 47 |
0,6 | 21 | 15 | 49 |
0,8 | 21 | 26 | 49 |
1,0 | 19 | 37 | 48 |
2,0 | 9 | 69 | 45 |
3,0 | 5,0 | 86 | 42 |
5,0 | 1,8 | 86 | 38 |
10,0 | 0,42 | 80 | 31 |
Спектральную плотность потока мощности космического фона
В таблице 1 дополнительно приведены минимальные плотности потока мощности космического радиошума в одной поляризационной компоненте и эквивалентный шум-фактор изотропной антенны, помещенной в околоземном пространстве, в зависимости от частоты.
5.4 В таблице 2 представлены данные о частотной и угловой зависимости мощности космического радиошума, принимаемого изотропной антенной, расположенной в магнитосфере для частот 5, 10, 25 МГц, где
Таблица 2 - Интенсивность космического шума на частотах 5, 10, 25 МГц
Характеристики космического излучения | Параметры излучения | ||
5 МГц | 10 МГц | 25 МГц | |
37,7 | 31,6 | 20,8 | |
1,1 | 1,0 | 1,2 | |
1,4 | 1,3 | 1,6 | |
3,1 | 2,2 | 3,3 |
5.5 Данные о точности значений яркости космического радиофона на частотах ниже 10 МГц приведены на рисунке 3. Вертикальные отрезки показывают интервал изменений указанных значений. Точность значений яркости космического радиофона падает при уменьшении частоты и составляет ±50% при
Рисунок 3 - Точностные характеристики измерений средней яркости космического фона
в низкочастотном диапазоне
По данным таблицы 3 максимальная точность значений яркости космического радиофона составляет ±10%.
Таблица 3 - Данные о точности значений яркости космического радиофона в низкочастотном диапазоне
Частота, | Яркость фона | Относительная ошибка, % |
130 | 1,5 | ±46 |
155 | 1,9 | 25 |
185 | 2,7 | 23 |
210 | 3,7 | 25 |
250 | 7,3 | 36 |
292 | 17,0 | 26 |
375 | 52,0 | 21 |
425 | 84,9 | 14 |
475 | 140,0 | 14 |
600 | 220 | 13 |
737 | 365 | 11 |
815 | 429 | 10 |
870 | 486 | 10 |
950 | 504 | 11 |
1030 | 585 | 11 |
1100 | 672 | 11 |
1270 | 754 | 11 |
1450 | 825 | 11 |
1630 | 915 | 11 |
1850 | 972 | 11 |
2200 | 1130 | 12 |
2600 | 1170 | 12 |
6 ПОЛЯРИЗАЦИЯ И ПРОСТРАНСТВЕННО-ЧАСТОТНЫЕ ОБЛАСТИ СУЩЕСТВОВАНИЯ РАДИОШУМОВ В МАГНИТОСФЕРЕ
6.1 Частотные границы существования радиошумов в околоземном пространстве в зависимости от поляризации:
1 - обыкновенная волна, характеризуемая левой круговой поляризацией, существует на частотах выше
2 - необыкновенная волна (правая круговая поляризация) существует на частотах выше
3 - низкочастотные волны, распространяющиеся приблизительно вдоль силовых линий магнитного поля ("свистящие атмосферики"), существуют на частотах
4 - низкочастотные
6.2 Частотный диапазон и пространственные области существования в магнитосфере указанных типов волн определяют с помощью рисунка 4. Здесь штриховкой показаны частотно-пространственные области существования соответствующих типов волн. Кривые
Рисунок 4 - Пространственно-частотные области существования четырех типов
радиошумов в магнитосфере
На рисунке 4 даны пространственно-частотные границы области существования внешних и собственных шумов магнитосферы. Радиоволны 1 и 2-го типов, излучаемые внешними источниками шума, могут приниматься на поверхности Земли на частотах выше
6.3 Количественные оценки границ указанной области в стандартных условиях определяют с помощью графиков, приведенных на рисунке 5, из следующих зависимостей от высоты параметров ионосферы и магнитосферы:
- гирочастота электронов,
- плазменная частота,
- критическая частота
- верхняя гибридная резонансная частота,
- критическая частота, соответствующая необыкновенной волне
где
Рисунок 5 - Стандартная зависимость от высоты в полярной магнитосфере
гирочастоты электронов
частоты верхнего гибридного резонанса
7 ЧАСТОТНЫЕ, ПРОСТРАНСТВЕННЫЕ И ПОЛЯРИЗАЦИОННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СПОРАДИЧЕСКИХ РАДИОИЗЛУЧЕНИЙ
7.1 На рисунке 6 показаны данные об относительном значении различных спорадических источников излучения в диапазоне частот от 0,03 до 2 МГц на расстоянии 25 земных радиусов от центра Земли. По вертикальной оси на рисунке 6 отложен десятичный логарифм плотности потока радиоизлучения
Рисунок 6 - Зависимость плотности потока мощности (Вт/м
на расстоянии 25
Галактический шумовой фон и тепловые шумы плазмы соответствуют минимальному уровню шумов, который может наблюдаться в рассматриваемом диапазоне частот в магнитосфере в период минимума солнечной активности и при спокойной геомагнитной обстановке в околоземном пространстве. В остальное время спорадическое излучение Солнца и Земли может превосходить указанный уровень на несколько десятков децибел. Преобладающее значение на частотах свыше 100 кГц имеет АКР.
Большинство источников АКР, расположенных на дневной стороне Земли на расстояниях
7.2 На рисунке 7 а приведено распределение медианных значений спектральной плотности потока мощности источников АКР на расстоянии 60
Рисунок 7 - Распределение потока километрового радиоизлучения на расстоянии 380 тыс. км
от центра Земли на частоте 292 кГц в зависимости от прицельного параметра (минимального
расстояния прямой, соединяющей источник излучения и точку наблюдения, от центра Земли)
На рисунках 7 б, в, г приведена зависимость интенсивности источников АКР от высоты над поверхностью Земли для трех энергетических диапазонов. Интенсивные источники излучения концентрируются вблизи Земли на расстояниях 1,8-3,2
7.3 На рисунке 8 представлена вероятность появления АКР (%) в зависимости от местного времени. АКР наибольшей интенсивности наблюдается в 21
Рисунок 8 - Связь мощности и частоты появления километрового радиоизлучения на частоте 250 кГц
с местным временем источника
7.4 На рисунке 9 приведены медианные значения спектральной плотности потока мощности АКР, отнесенные к расстоянию от Земли 25
Рисунок 9 - Зависимость медианных значений плотности потока спорадического радиоизлучения Земли
в диапазоне 100-800 кГц от индекса магнитной возмущенности
Плотность потока приведена для расстояния 25
7.5 На рисунке 10 приведено в относительных единицах распределение вероятности значений плотности потока мощности АКР на частоте 250 кГц при
Рисунок 10 - Распределение плотности вероятности значений потока радиоизлучения Земли
(в относительных единицах) на частоте 250 кГц. Поток радиоизлучения соответствует
расстоянию 25
Распределение вероятности значений плотности потока мощности АКР при
БИБЛИОГРАФИЯ
1 Brown, L.W. The galactic radio spectrum between 130 and 2600 kHz. Astrophys. J., 1973, Vol.180, 359-370.
2 Radio noise within and above ionosphere. Report 342-6, Vol.XV, Propagation in non-ionized media, Recommendation and Reports of the CCIR, 1990, Geneva: Int. Telecom. Union. 1990.
3 Gurnett, D.A., and Green, J.L., 1978, On the polarization and origin of auroral kilometric radiation, J. Jeophys. Res., 83:689.
Электронный текст документа
и сверен по:
М.: ИПК Издательство стандартов, 1996