А.И. Куприянов - Основы защиты информации (1022813), страница 16
Текст из файла (страница 16)
Для целей интегральной оптики разработаны тонкопленочные диэлектрические волноводы — световоды, представляющие собой тонкую (порядка длины световой волны) однородную пленку, нанесенную на однородную подложку. Необходимое условие волноводного режима, т. е.
существования поверхностных световых волн, заключается в том, что показатель преломления пленки больше показателей преломления подложки и среды над волноводом. Световая волна в таком световоде распространяется в процессе многократных полных отражений от ее стенок. Диэлектрические световоды изготавливаются методом катодного распыления стекла или другого материала на кварцевой подложке. 4.2.4.
Собственное излучение электромагнитного поля Для технических средств разведки информативно собственное излучение разведываемых объектов, если, конечно, это излучение доступно, т.е. если объекты имеют контраст с окружающим фоном. , Излучение объектов разведки может происходить по разным причинам, поэтому источники излучения подразделяются на три 74 ';, овные группы: тепловые, люминесцентные, смешанные. Для -: ических средств разведки наибольшее значение имеет тепло- ' излучение. ,':: 'Известно, что все тела, температура которых превышает 0 К, ают энергию в виде электромагнитных волн. Спектр излучетаких тел является непрерывным и довольно широким. Такие а способны также поглощать падающее на них внешнее элект,"магнитное излучение. При определенных условиях может уста- "'вливаться равновесие между излучением и поглощением.
':: Поверхность макросистемы (тела) характеризуется двумя паетрами: излучательной способностью Я К Т) и поглощатель' й способностью А К Т). Величина ЯК Т) есть мера количества истой энергии, излучаемой за 1 с в единичном интервале ча.'от и внутри единичного телесного угла единицей поверхности " а в направлении нормали к ней при абсолютной температуре Т : частоте/: Следовательно, энергия, излучаемая за единицу време- " внутри телесного угла Ю и в интервале частот от/'до /'+ 4/'под 'лом 6 к нормали, будет удовлетворять уравнению — = Я(,/,Т)созЫааУ.
Щ Ж (4.18) К(/; Т) = ИХ, Т) + КЦ, Т)~1 — А(/; Т)], да (4.19) ':,' Это закон Кирхгофа, согласно которому отношение излучаьной способности к поглощательной одинаково для всех ве': еств, т.е. чем больше энергии поглощает тело, тем больше оно и излучает. Для абсолютно черного тела из (4.19) получается (/; Т) = К(/; Т), поэтому К(/, Т) и есть излучательная способ- ость абсолютно черного тела. 75 ':,::; Косинусоидальное изменение энергии излучения при измене- О устанавливается законом Ламберта. '„'- Поглощательная способность А(/; Т) равна отношению энер' и излучения, поглощаемого единицей площади поверхности при ределенных / и Т, к энергии излучения, падающего на ту же ' ощадь. Таким образом, А(Х Т) — безразмерная величина. Если '.(/; Т) = 1, то такое тело, поглощающее всю падающую на него ' ергию, называется абсолютно черным.
Если падающую на тело энергию обозначить через К(/; Т), то ' условиях термодинамического равновесия справедливо ранен- о Е (г) = — ехр — — кг, ~о с~ г с где к — показатель поглощения. Фаза волны изменяется по закону Ф(г,г) = сог — — пг, О) с 78 (4.28) (4.29) 4.2.5. Распространение электромагнитных волн Знание условий распространения электромагнитного поля очень важно для определения опасных расстояний, на которых возможен несанкционированный доступ технических средств разведки к информации, содержащейся в перехватываемых сигналах.
Если возможно, пространство, в пределах которого существует опасность перехвата, контролируется, чтобы исключить присутствие технических средств разведки. В иных случаях приходится принимать другие меры для защиты информации, переносимой электромагнитными полями, информативными для разведки. Условия распространения электромагнитных полей существенно зависят от частоты (длины волны). Распространение радиоволн существенно отличается от распространения ИК излучения, видимого света и более жестких излучений. Скорость распространения радиоволн в свободном пространстве (в вакууме) равна скорости света. Полная энергия, переносимая радиоволной, остается постоянной, а плотность потока энергии убывает с увеличением расстояния г от источника обратно пропорционально г~.
Распространение радиоволн в других средах происходит с фазовой скоростью, отличающейся от с, и сопровождается поглощением электромагнитной энергии. Оба эффекта объясняются возбуждением колебаний электронов и ионов среды пор действием электрического поля волны. Если напряженность поля ~Е ~ гармонической волны мала по сравнению с напряженностью поля, действующего на заряды в самой среде (например, на электрон в атоме), то колебания происходят также по гармоническому закону с частотой а пришедшей волны. Колеблющиеся электроны излучают вторичные радиоволны той же частоты, но с другими амплитудами и фазами.
В результате сложения вторичных волн с приходящей формируется результирующая волна с новой амплитудой и фазой. Сдвиг фаз между первичной и переизлученными волнами приводит к изменению фазовой скорости. Потери энергии при взаимодействии волны с атомами являются причиной поглощения радиоволн. Амплитуда электрического (магнитного) поля волны убывает с расстоянием по закону а — показатель преломления. "Показатель преломления и зависит от диэлектрической прони- мости среды е, ее проводимости о и частоты волны ок (4.30) ив 4яо : Среда ведет себя как диэлектрик, если — «1, и как про- 4ко ик при — » 1. В первом случае л = ~~ — поглощение око о, во втором п к ~— О) .,—.; В среде с зависящими от частоты е и о наблюдается дисперсия . Вид частотной зависимости е и о определяется структурой ды. Дисперсия радиоволн особенно существенна в тех случаях, гда частота волны близка к характерным собственным частотам - ды, например при распространении радиоволн в ионосфер' й.
и космической плазме. ':,': При распространении радиоволн в средах, не содержащих сво: дных электронов (в тропосфере, в толще Земли), происходит " ещение связанных электронов в атомах и молекулах среды в '; орону, противоположную полю волны Е, при этом п>1, а фа'вая скорость ц~<с (радиосигнал, несущий энергию, распростяется с групповой скоростью и„,<с). В плазме поле волны выает смещение свободных электронов в направлении Е, при м и<1 и иф<с. В однородных средах радиоволны распространяются прямолиейно, подобно световым лучам. Процесс распространения ра"иоволн в этом случае подчиняется законам геометрической оп.,' ки. Учитывая сферичность Земли, дальность прямой видимости .""ожно оценить на основе простых геометрических построений 'оотношен нем Я = 3,57(,,~~~ + ~Др„), (4.3]) ,где Я вЂ” дальность прямой видимости, км; Ь„рд и Ь„„„— высоты .~расположения передающей и приемной антенн, м.
Однако реальные среды неоднородны. В них и, а следовательно, и иф различны в разных участках среды, что приводит к ис;,.Кривлейию траектории радиоволны. Происходит рефракция (пре:ломление) радиоволн. С учетом нормальной рефракции радиоволн 'максимальная дальность определяется более точным, чем (4.31), '-~эотношением 79 Я = 4,12( ~Ц, + /~„). (4.32) Если и зависит от одной координаты, например высоты Ь (плоскослоистая среда), то при прохождении волны через каждый плоский слой луч, падающий в неоднородную среду в точке с по = 1 под углом ~ро, в пространстве искривляется так, что в произвольной точке среды Ь выполняется соотношение п(Ь)яп~р(Ь) = ыпгро. (4.33) Если и убывает при увеличении Ь, то в результате рефракции луч по мере распространения отклоняется от вертикали и на некоторой высоте Ь становится параллельным горизонтальной плоскости, а затем распространяется вниз.
Высота Ь, на которую луч может углубиться в неоднородную плоскослоистую среду, зависит от угла падения ~ро. Этот угол можно определить из условия п(Ь ) = яп~ро. (4.34) 80 В область Ь > Ь лучи не проникают и, согласно приближению геометрической оптики, волновое поле в этой области должно быть равно О. В действительности вблизи плоскости Ь = Ь волновое поле возрастает, а при Ь >Ь,„убывает экспоненциально.
Нарушение законов геометрической оптики при распространении радиоволн связано с дифракцией волн, вследствие которой радиоволны могут проникать в область геометрической тени. На границе области геометрической тени образуется сложное распределение волновых полей. Дифракция радиоволн возникает при наличии на их пути препятствий (непрозрачных или полупрозрачных тел).
Дифракция особенно существенна в тех случаях, когда размеры препятствий сравнимы с длиной волны. Если распространение радиоволн происходит вблизи резкой границы (в масштабе Ц между двумя средами с различными электрическими свойствами (например, атмосфера — поверхность Земли или тропосфера — нижняя граница ионосферы для достаточно длинных волн), то при падении радиоволн на резкую границу образуются отраженная и преломленная (прошедшая) радиоволны. В неоднородных средах возможно волноводное распространение радиоволн, при котором происходит локализация потока энергии между некоторыми поверхностями (слоями), за счет чего волновые поля между ними убывают с расстоянием медленнее, чем в однородной среде.
Так образуются атмосферные волноводы. В среде, содержащей случайные локальные неоднородности, вторичные волны излучаются беспорядочно в различных направ- х. Рассеянные волны частично уносят энергию исходной '' ы, что приводит к ее ослаблению. При рассеянии на не- ", ородностях размером 1«А рассеянные волны распространя- ; я почти изотропно.
В случае рассеяния на крупномасштабных зрачных неоднородностях рассеянные волны распространя- ' я в направлениях, близких к направлению исходной волны. " 'и Х = 1 возникает сильное резонансное рассеяние. '':.-:";:Влияние поверхности Земли на распространение радиоволн. ;о зависит от относительного расположения передатчика и "немника. Распространение радиоволн — процесс, захватывай большую область пространства, но наиболее существен- роль в распространении радиоволн играет область, ограенная поверхностью, имеющей форму эллипсоида рассея- я, в фокусах которого на расстоянии г расположены переик и приемник.
"::' Если высоты Ь, и Ь2, на которых расположены антенны переика и приемника над поверхностью Земли, велики по срав- нию с А, то земная поверхность не влияет на распространение иоволн. При понижении обеих или одной из конечных точек ' иотрассы будет наблюдаться близкое к зеркальному отраже- "" е от поверхности Земли. При этом радиоволна в точке приема еделяется интерференцией прямой и отраженной волн. Инференционные максимумы и минимумы обусловливают ле- ' тковую структуру поля в зоне приема. Особенно характерна ая картина для метровых и более коротких радиоволн.
Качео радиосвязи в этом случае определяется проводимостью о чвы. ,':: Почвы, образующие поверхностный слой земной коры, а так- " воды морей и океанов обладают значительной электропровод- "стью. Но так как и и к — функции частоты, то для сантиметроволн все внды земной поверхности имеют свойства диэлект- ', ка. Для метровых и более длинных волн Земля — проводник, в 11), орый волны проникают на глубину 0 = — ( — (где Хо — дли2я~ о волны в вакууме). Поэтому где для подземной и подводной " иосвязи используются в основном длинные и сверхдлинные ы.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
