Diffraction Theory of Propagation of High-Frequency Radio Waves in a Spherically Layered Ionospheric Radio Channel

N. N. Zernov; Зернов Н. Н.; M. A. Bisyarin; Бисярин М. А.; V. E. Germ; Герм В. Э.

doi:10.31857/S0033849423060189

Diffraction Theory of Propagation of High-Frequency Radio Waves in a Spherically Layered Ionospheric Radio Channel

Authors: Zernov N.N.¹, Bisyarin M.A.¹, Germ V.E.¹
Affiliations:
1. St. Petersburg State University
Issue: Vol 68, No 6 (2023)
Pages: 563-570
Section: К 85-ЛЕТИЮ ДМИТРИЯ СЕРГЕЕВИЧА ЛУКИНА
URL: https://journals.rcsi.science/0033-8494/article/view/138264
DOI: https://doi.org/10.31857/S0033849423060189
EDN: https://elibrary.ru/XOJBPL
ID: 138264

Cite item

Full Text

Open Access
Restricted Access

Access granted
Restricted Access

Subscription Access

Abstract
About the authors
References
Supplementary files
Statistics

Abstract

A special analytical method is developed to describe the propagation of high-frequency electromagnetic waves emitted by a vertical point dipole from the surface of perfectly conducting Earth in a regular spherically layered background ionosphere. The basic representation of the wave field employs an integral over the set of wave components, each of which is related to a specific ray trajectory. Such an approach makes it possible to analytically take into account the effect of medium-scale 3D inclusions in the background ionosphere as an additional phase shift of the wave component with allowance for the distortion of its ray trajectory and to numerically calculate the effect of wave-field focusing.

Keywords

high-frequency electromagnetic waves, vertical point dipole, regular spherically layered background ionosphere

References

Макаров Г.И., Новиков В.В., Рыбачек С.Т. Распространение электромагнитных волн над земной поверхностью. М.: Наука, 1991.
Макаров Г.И., Новиков В.В., Рыбачек С.Т. Распространение радиоволн в волноводе Земля–ионосфера и в ионосфере. М.: Наука, 1993.
Казанцев А.Н., Лукин Д.С., Спиридонов Ю.Г. // Космич. исслед. 1967. Т. 5. № 4. С. 593.
Спиридонов Ю.Г., Лукин Д.С. // Изв. вузов. Радиофизика. 1969. Т. 12. № 12. С. 1769.
Крюковский А.С., Лукин Д.С. // РЭ. 2019. Т. 64. № 11. С. 1116.
Лукин Д.С., Палкин Е.А., Ипатов Е.Б. и др. // Изв. вузов. Физика. 2016. Т. 59. №12/2. С. 29.
Растягаев Д.В., Палкин Е.А., Лукин Д.С. и др. // Изв. вузов. Радиофизика. 2021. Т. 64. № 8–9. С. 590.
Лукин Д.С., Палкин Е.А. Численный канонический метод в задачах дифракции и распространения электромагнитных волн в неоднородных средах. М.: Изд-во МФТИ, 1982.
Koval A., Chen Y., Stanislavsky A., Zhang Q.-H. // J. Geophysical Research – Space Phys. 2017. V. 122. P. 9092. https://doi.org/10.1002/2017JA024080
Koval A., Chen Y., Stanislavsky A., Kashcheyev A., Zhang Q.-H. // J. Geophysical Research–Space Phys. 2018. V. 123. P. 8940.
Lynn K.J.W., Balan N., Klimenko M.V. et al. // J. Geophysical Research. Space Phys. 2020. V. 125. № 7. P. e2019JA027575. https://doi.org/10.1029/2019JA027575
Резниченко А.И., Колосков Ф.В., Сопин Ф.Ф., Ямпольский Ю.М. // Радиофизика и радиоастрономия. 2020. Т. 25. № 2. С. 118. https://doi.org/10.15407/rpra.25.02.118
Carrano C.S., Retterer J.M., Groves K.M. et al. // 2020 XXXIIIrd General Assembly and Scientific Symp. of the Int.l Union of Radio Science. Rome. 29 Aug.–5 Sept. N.Y.: IEEE, 2020. https://doi.org/10.23919/URSIGASS49373.2020.9232348
Зepнoв H.H. // PЭ. 1990. T. 35. № 8. C. 1590.
Zernov N.N., Gherm V.E., Zaalov N.Yu., Nikitin A.V. // Radio Sci. 1992. V. 27. № 2. P. 235.
Zernov N.N., Lundborg B. The Statistical Theory of Wave Propagation and HF Propagation in the Ionosphere with Local Inhomogeneities. Uppsala: Swedish Inst. of Space Physics, 1993.
Zernov N.N., Lundborg B. // Radio Sci. 1996. V. 31. № 1. P. 67.
Воронцов А.В., Герм В.Э., Зернов Н.Н. Проблемы дифракции и распространения волн. Т. 25 / Под ред. Г.И. Макарова. СПб.: Изд-во СПбГУ, 1993. С. 108.
Зepнoв H.H. // PЭ. 1994. T. 39. № 2. C. 241.
Маслов В.П. Теория возмущений и асимптотические методы. М.: Изд-во МГУ, 1965.
Кравцов Ю.А. // Акуст. журн. 1968. Т. 14. № 1. С. 1.
Орлов Ю.И. // Труды МЭИ. 1972. Т. 119. С. 82.
Arnold J.M. // Radio Sci. 1982. V. 17. P. 1181.
Debye P. // Math. Ann. 1909. Bd. 67. № 4. S. 535.
Watson G.N. // Proc. Royal Soc. A. 1918. V. 95. № 666. P. 83.
Watson G.N. // Proc. Royal Soc. A. 1919. V. 95. № 673. P. 546.
Wait J.R. Electromagnetic Waves in Stratified Media. N.Y.: Pergamon Press, 1962.
Wait J.R. Lectures on Waves Propagation Theory. N.Y.: Pergamon Press, 1981.
Фок В.А. Проблемы дифракции и распространения электромагнитных волн. М.: Сов. радио, 1970.
Крюковский А.С., Лукин Д.С., Бова Ю.И. // РЭ. 2020. Т. 65. № 12. С. 1160.
Бова Ю.И., Крюковский А.С., Кутуза Б.Г. и др. // Труды Военно-космической академии им. А.Ф. Можайского. 2021. Вып. 680. С. 77.
Крюковский А.С., Лукин Д.С., Михалёва Е.В., Растягаев Д.В. // РЭ. 2022. Т. 67. № 2. С. 117.
Крюковский А.С., Куркин В.И., Ларюнин О.А. и др. // РЭ. 2016. Т. 61. № 8. С. 794.
Бейтмен Г., Эрдейи А. Высшие трансцендентные функции. Т. 2. Функции Бесселя. Функции параболического цилиндра. Ортогональные многочлены. М.: Наука, 1966.