Kotelnikov Institute of Radio Engineering and Electronics of RAS Русский Sign in Submit a paper
Journal of Radio Electronics Online scientific journal · eISSN 1684-1719
2025, № 2 · RADIO WAVE PROPAGATION

Method for simultaneous measurement of the frequency-amplitude characteristics and the Doppler frequency shift of a multipath short wave radio line

A.E. Nedopekin1, A.O. Schiriy2

1 Mari State Universit, Ioshkar-Ola
2 Pushkov Institute of Terrestrial Magnetism, Ionosphere and Radio Wave Propagation RAS, Moscow, Russia
Full text DOI: 10.30898/1684-1719.2025.2.12 UDC 621.3.09 EDN ZJBYXK

Abstract

The paper shows the possibility of increasing the information content of measuring the amplitude-frequency response of a short-wave radio line by measuring the Doppler frequency shift of each mode. A method of such measurement is proposed based on a modified method of oblique sounding of the ionosphere with a linear frequency modulated signal. The technique is as follows: the first preliminary session of oblique sensing is conducted with a high frequency tuning rate (1000-5000 kHz/s) in order to obtain information about delays and amplitudes in a wide frequency range; next, the received ionogram at the receiving point is automatically processed in order to determine the zones of interest, the sensing parameters for subsequent ionograms are determined at a frequency tuning rate of 100-500 kHz/s - the step value between the initial frequencies of linearly frequency modulated pulses; the parameters of the reception session are set; then the sensing scheme for subsequent ionograms is transmitted from the receiving point to the transmitting point using on the Internet or by radio channel; subsequent long-term probing sessions are conducted; The Doppler shift at frequencies is calculated according to the scheme for subsequent ionograms, and the amplitude-frequency response of the radio line according to ionograms from all sensing sessions.

  • ionosphere
  • multipath propagation of short radio waves
  • doppler frequency shift
  • amplitude-frequency response of a radio line
Аннотация (на русском)

Методика одновременного измерения амплитудно-частотной характеристики и доплеровского смещения частоты многолучевой коротковолновой радиолинии

В работе показана возможность повышения информативности измерения амплитудно-частотной характеристики коротковолновой радиолинии за счет измерения доплеровского смещения частоты каждой моды. Предложена методика такого измерения на основе модифицированного метода наклонного зондирования ионосферы линейно-частотно модулированным сигналом. Методика заключается в следующем: проводится первый (предварительный) сеанс наклонного зондирования с высокой скоростью перестройки частоты (1000-5000 кГц/с) с целью получения информации о задержках и амплитудах в широком частотном диапазоне; далее полученная ионограмма в пункте приема автоматически обрабатывается с целью определения зон интереса, определяются параметры зондирования для последующих ионограмм со скоростью перестройки частоты 100-500 кГц/с - величина шага между начальными частотами линейно-частотно модулированных импульсов; выставляются параметры сеанса приема; далее схема зондирования для последующих ионограмм передается с приемного пункта на передающий пункт при помощи сети Интернет или по радиоканалу; проводятся последующие сеансы зондирования большой длительности; вычисляются доплеровское смещение на частотах по схеме по последующим ионограммам, и амплитудно-частотная характеристика радиолинии по ионограммам из всех сеансов зондирования.

For citation

Nedopekin A.E., Schiriy A.O. Method for simultaneous measurement of the frequency-amplitude characteristics and the Doppler frequency shift of a multipath short wave radio line // Journal of Radio Electronics. – 2025. – No. 2. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2025.2.12

References

  1. Кеннеди Р. Каналы связи с замираниями и рассеянием. М.: Советское радио, 1973. 304 с.
  2. Поляков П.Ф. Прием сигналов в многолучевых каналах. М.: Радио и связь, 1986. 248 с.
  3. Стейн С., Джонс Дж. Принципы современной теории связи и их применение к передаче дискретных сообщений. М.: Связь, 1971. 376 с.
  4. Giuseppe Fabrizio. High Frequency Over-the-Horizon Radar: Fundamental Principles, Signal Processing, and Practical Applications. McGraw-Hill Education, 2013.
  5. Батухтин В.И., Иванов В.А., Колчев А.А., Розанов С.В. Измерение доплеровского смещения частоты отдельных лучей с помощью ЛЧМ-ионозонда // Известия высших учебных заведений. Радиофизика. 2000. Т. 43. № 12. С. 1044-1054.
  6. Колчев А.А., Недопекин А.Е., Шумаев В.В. Погрешности измерения доплеровского смещения частоты с помощью амплитудно-модулированного ЛЧМ сигнала // Научно-технические ведомости Санкт-Петербургского государственного политехнического университета. Информатика. Телекоммуникации. Управление. 2010. № 4 (103). С. 42-47.
  7. A.O. Shiriy. HF channel transmit function module measurement // Proceedings of the 5th International Conference on Actual Problems of Electron Devices Engineering, APEDE 2002. 5. 2002. pp.365-369.
  8. Щирый А.О. Разработка и моделирование алгоритмов автоматического измерения характеристик ионосферных коротковолновых радиолиний: Автореферат дис. … канд. техн. наук; Санкт-Петербургский гос. ун-т телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича. СПб., 2007. 19 c.
  9. Щирый А.О. Две методики измерения aмплитудно-частотных характеристик многолучевых ионосферных коротковолновых радиолиний по данным наклонного радиозондирования ионосферы // Журнал радиоэлектроники. - 2024. №.4. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2024.4.1
  10. Терехов Л.С., Шапцев В.А. Повышение точности радиозондирования ионосферы. Новосибирск: Изд. СО РАН, 1997. 131с.
  11. Недопекин А.Е. Определение диапазонов одномодового распространения КВ // Сборник трудов XX Международной научно-технической конференции "Радиолокация, навигация, связь". 2014. С.337-342
  12. Колчев А.А., Недопекин А.Е. Использование модели смеси вероятностных распределений при обнаружении сигналов радиофизического зондирования // Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника. 2016. Т.59. №8 (650). С. 44-51.