Análisis analítico y numérico de la propagación de ondas de radio en la atmósfera generadas por fuentes en movimiento

Abstract

RESUMEN: El trabajo está dedicado al análisis de la estructura de los modos de propagación de ondas de radio de alta frecuencia desde fuentes moduladas estacionarias y móviles en la atmósfera estratificada teniendo en cuenta la reflexión y absorción de las capas ionosféricas. Para el cálculo de los campos electromagnéticos, se utilizan métodos clásicos para estudiar campos en estructuras en capas. Se considera la ecuación de dispersión correspondiente al modelo de propagación en la atmósfera por la capa de aire y el semiespacio de plasma reflectante (ionosfera no homogénea estratificada sin aplicación de fuerzas a las cargas). Se propone el uso del método de Series de Potencias del Parámetro Espectral (SPPS por sus siglas en inglés) para encontrar valores y funciones propios de los problemas de Sturm-Liouville. Se obtienen resultados numéricos como los números de onda de los modos de propagación para las diferentes capas ionosféricas reflectantes con la posibilidad de analizar la variación del número de onda en función de la altura de la ionosfera de una forma prácticamente arbitraria a una frecuencia dada. Fueron obtenidas las fórmulas asintóticas para todos los componentes del campo electromagnético en las que el parámetro grande es una distancia entre la fuente en movimiento y el receptor a una velocidad constante como también se toman en cuenta los efectos de Doppler y los tiempos de desplazamiento. ABSTRACT: The work is devoted to the analysis of mode radio wave propagation of high frequency from stationary and mobile modulated sources in the stratified atmosphere considering the reflection and the absorption of the ionospheric layers. For the calculation of electromagnetic fields, classical methods for studying in layered structures are used. The dispersion equation corresponding to the propagation model in the atmosphere through the air layer and the reflective plasma half-space (stratified inhomogeneous ionosphere without application of forces to the charges) is considered. The use of the Spectral Parameter Power Series (SPPS) method is proposed to find eigenvalues and eigenfunctions of the Sturm-Liouville problems. Numerical results such as the wave numbers of the propagation modes for the different reflective ionospheric layers are obtained with the possibility of analysing the variation of the wave number as a function of height of the ionosphere in a practically arbitrary manner at a given frequency. Asymptotic formulas were obtained for all components of the electromagnetic field in which the large parameter is a distance between the moving source and the receiver at a constant speed as well as Doppler effects and displacement time are considered.