宋 磊 苗建苏 李清亮

（中国电波传播研究所，山东 青岛266107）

引 言

电离层不均匀体对天地无线通信链路以及超视距高频／甚高频（High Frequency／Very High Frequency，HF／VHF）散射通信链路有重要的影响.另外从电离层不均匀体的形成机理来看：电离层行扰、大气湍流、极光离子沉降、流星余迹等空间天气活动能够引发不同尺度的电离层不均匀体，电波加热、空间飞行器的动力扰动及其释放物也会引发电离层不均匀体.因此探测电离层不均匀体的尺度对空间电子系统设计、空间天气活动规律研究以及人工改变电离层后的效应诊断具有重要意义.

目前已经用VHF非相干散射雷达［1，3-4］、HF相干散射雷达、天基探测卫星［2］等手段对电离层不均匀体尺度及其活动规律成功进行探测.但是上述探测手段存在探测系统复杂、设备规模庞大等弊端，限制了其灵活应用.本文提出将多普勒处理引入到垂测仪的回波信号处理中，利用简单接收天线阵，可以实现单台电离层垂直探测仪（简称垂测仪，下同）对电离层不均匀体的水平尺度进行测量.

1 电离层不均匀体垂直反射物理模型

垂测仪向上发射高频电磁波脉冲.由于发射天线具有一定的波束宽度，发射脉冲会“照亮”一大块区域的电离层等离子体（通常直径有几百千米，与发射天线的波束宽度以及等离子体的高度有关）.当入射电磁波频率达到电离层各个反射平面的截止频率时就会在等离子体密度等值面的各点发生反射.由于电离层……