等信號航向信標(biāo)

根據(jù)信標(biāo)信號通過電離層的傳播特性來探測電離層特性參量的方法。利用火箭、衛(wèi)星等飛行器把信標(biāo)機帶到電離層上空，信標(biāo)信號通過電離層將產(chǎn)生頻率偏移、電波偏振面旋轉(zhuǎn)和閃爍等效應(yīng)。根據(jù)這些效應(yīng)來探測電離層特性的方法主要有:

信標(biāo)微分多普勒頻移法 信標(biāo)信號通過電離層的頻率偏移就是電離層多普勒效應(yīng)(見電離層無線電波傳播)。信標(biāo)信號頻率偏移通常包括運動效應(yīng)和介質(zhì)效應(yīng)，前者比后者大得多，而要分離它們頗費周折。因此，根據(jù)運動效應(yīng)與頻率成正比，而介質(zhì)效應(yīng)與頻率的平方成反比的特點，在飛行器上發(fā)射兩個不同倍數(shù)的倍頻信號，并在地面接收這兩個頻率信號，消去運動效應(yīng)項，剩下介質(zhì)效應(yīng)差分值，這就是微分多普勒頻移。利用這種方法可以推算沿電波路徑上的總電子含量。微分多普勒頻移對總電子含量的水平梯度十分敏感，故還可以用來研究電離層大尺度、中尺度的不均勻結(jié)構(gòu)和電離層行進式擾動(TID)等。

法拉第旋轉(zhuǎn)效應(yīng)法 電波通過電離層時偏振面旋轉(zhuǎn)稱為法拉第旋轉(zhuǎn)效應(yīng)(見電離層無線電波傳播)。某一點偏振面相對于原始偏振面旋轉(zhuǎn)的角度與電波路徑上的總電子含量成一定比例，根據(jù)這一原理，在地面接收電離層上空的信標(biāo)機發(fā)射信號，測量其電波偏振面的旋轉(zhuǎn)角或它的時間變化率(稱法拉第頻率)，即可推算電波路徑上的總電子含量。為了消除旋轉(zhuǎn)角的多值性，通常采用的辦法是信標(biāo)機雙頻工作,即測量相隔一個小量Δf的兩個頻率的旋轉(zhuǎn)角差 ΔΩ來確定旋轉(zhuǎn)角Ω。這時，Ω=(2f/Δf)ΔΩ，式中f為信號頻率。因為旋轉(zhuǎn)角與頻率平方成反比，所以為獲得較大的旋轉(zhuǎn)角值應(yīng)采用較低頻率，但為使電波能穿過電離層，采用的頻率又必須大于F層的臨界頻率。對20兆赫電波,穿過整個電離層后的旋轉(zhuǎn)角大約為10~50轉(zhuǎn),而100兆赫電波穿過電離層后的旋轉(zhuǎn)角則為0.4~2轉(zhuǎn)。法拉第旋轉(zhuǎn)測量對總電子含量的水平梯度是十分敏感的，故研究電離層大尺度、中尺度的不均勻結(jié)構(gòu)，電離層行進式擾動等現(xiàn)象是十分有用的。

閃爍效應(yīng)法 當(dāng)電波穿過電子密度不均勻的電離層時，就好像光通過光柵那樣，會產(chǎn)生"衍射"。而不均勻體的運動，會使衍射條紋相對地面移動，于是地面接收信號的振幅和相位發(fā)生起伏變化。這種現(xiàn)象稱為閃爍現(xiàn)象。接收衛(wèi)星信標(biāo)或外空射電星輻射，從高頻波段高端直到幾千兆赫的頻率，都能觀測到這種現(xiàn)象。通常在地面多點接收，分析閃爍現(xiàn)象的信標(biāo)信號信息，可以研究高層大氣小尺度不均勻結(jié)構(gòu)及其分布和運動。因為這種閃爍現(xiàn)象在極區(qū)和赤道地區(qū)出現(xiàn)較多，所以常在這些地區(qū)進行觀測。

它由振蕩器、發(fā)射機、發(fā)射天線和附加設(shè)備組成。飛機導(dǎo)航系統(tǒng)中，一個或幾個地面導(dǎo)航臺用規(guī)定的頻率發(fā)射無線電信標(biāo)信號(等幅波、音頻調(diào)制波或代碼)，飛機機上導(dǎo)航設(shè)備根據(jù)收到的信標(biāo)信號測出或解算出飛機相對于導(dǎo)航臺的方位。飛機不斷測定方位并糾正航向，就可被引導(dǎo)到目的地。

飛行器上裝設(shè)的無線電信標(biāo)機的主要用途是:①地面臺站接收飛行器發(fā)射的信標(biāo)信號能及時發(fā)現(xiàn)飛行器，測定其相對于地面臺站的方位角或俯仰角，還可用來引導(dǎo)其他設(shè)備的天線，使其對準(zhǔn)飛行目標(biāo);②采用頻率穩(wěn)定度很高的信標(biāo)機時，地面臺站接收到的信標(biāo)頻率減去標(biāo)稱的信標(biāo)頻率可得出飛行器運動產(chǎn)生的多普勒頻率，從而測出飛行器相對于地面臺站的徑向速度(見多普勒測速系統(tǒng));③返回型航天器中的信標(biāo)機能向搜尋設(shè)備提供回收物體位置的信息;④在某些飛行器的信標(biāo)載頻上調(diào)制有反映飛行器狀況的遙測信息，還可以調(diào)制識別標(biāo)記。信標(biāo)機與轉(zhuǎn)發(fā)器(見通信轉(zhuǎn)發(fā)器)的主要區(qū)別是:前者主動地發(fā)射信標(biāo)信號，而且只發(fā)射不接收，信息傳輸為單向性;后者接收由地球站發(fā)來的信號，并經(jīng)變頻、放大和信號處理，故信息傳輸具有雙向性。與反射式雷達相比，信標(biāo)跟蹤的作用距離遠，信號穩(wěn)定，并且沒有雷達的假目標(biāo)回波干擾。