А.И. Куприянов - Основы защиты информации (1022813), страница 18
Текст из файла (страница 18)
Распространение этих волн хорошо описывается моделью, согласно которой однородные и изотропные Земля и ионосфера образуют приземный волновод с резкими сферическими стенками. В этом волноводе и происходит распространение радиоволн. Такая модель объясняет наблюдаемое убывание поля с расстоянием и возрастание амплитуды поля с высотой. Последнее связано со скольжением волн вдоль вогнутой поверхности волновода, приводящим к своеобразной фокусировке поля. Амплитуда радиоволн значительно возрастает в антиподной по отношению к источнику точке Земли.
Это объясняется сложением радиоволн, огибающих Землю по всем направлениям и сходящихся на противоположной стороне. Влияние магнитного поля Земли обусловливает ряд особенностей распространения НЧ волн в ионосфере: сверхдлинные волны могут выходить из приземного волновода за пределы ионосферы, распространяясь вдоль силовых линий геомагнитного поля между сопряженными точками Земли. Нелинейные эффекты при распространение радиоволн в ионосфере. Такие эффекты проявляются уже для радиоволн сравнительно небольшой интенсивности и связаны с нарушением линейной зависимости поляризации среды от электрического полФ 86 "' ны.
Нагревная нелинейность играет основную роль, когда хаерные размеры возмущенной электрическим полем области мы во много раз больше длины свободного пробега электро- '. Поскольку длина свободного пробега электронов в плазме чительна, электрон успевает получить от поля заметную энер"' за время одного пробега. Передача энергии от электрона к '- ам, атомам и молекулам при столкновениях затруднена из-за ' ьшого различия в их массах. В результате электроны плазмы ': ьно разогреваются уже в сравнительно слабом электрическом е, что изменяет эффективную частоту соударений.
Поэтому е ,:-:~~ плазмы становятся зависящими от напряженности электри';; кого поля Е волны и распространение радиоволн приобретает инейный характер. :;.'.::,' Нелинейные эффекты могут проявляться как самовоздействие и взаимодействие волн между собой. Самовоздействие мощй волны приводит к изменениям ее поглощения и глубины моции. Поглощение мощной радиоволны нелинейно зависит от ". амплитуды. Частота соударений ч с увеличением температуры "ектронов может как расти (в нижних слоях, где основную роль ают соударения с нейтральными частицами), так и убывать " и соударении с ионами).
В первом случае поглощение резко -" растает с увеличением мощности волны (насыщение поля в ' азме). Во втором случае поглощение падает (просветление плаздля мощной радиоволны). Из-за нелинейного изменения поошения амплитуда волны нелинейно зависит от амплитуды па'. вшего поля, поэтому ее модуляция искажается (автомодуляция . демодуляция волны). Изменение ч в поле мощной волны привок искажению траектории луча. При распространении узкоравленных пучков радиоволн это может привести к самофокуовке пучка аналогично самофокусировке света и к образоваволноводного канала в плазме. Взаимодействие волн в условиях нелинейности приводит к наущению принципа суперпозиции.
В частности, если мощная вол' е частотой о, модулирована по амплитуде, то благодаря изме" нию поглощения эта модуляция может передаться другой воле с частотой в2, проходящей в той же области ионосферы. Это ение кросс-модуляции может содействовать перехвату сооб''ений, переносимых сигналом частоты в,. -::' Распространение радиоволн в космических условиях. Оно имеет бенности за счет того, что из космического пространства к емле приходит широкий спектр электромагнитных излучений, рые на пути должны пройти через ионосферу и тропосферу.
.' ерез атмосферу Земли без заметного затухания распространяся волны двух основных частотных диапазонов: радиоокно со'.: ветствует диапазону от ионосферной критической частоты до ' стот сильного поглощения аэрозолями и газами атмосферы 87 (10 МГц... 20 ГГц); оптическое окно охватывает диапазон видимого и ИК излучения (1...10~ ТГц). Атмосфера также частично прозрачна в диапазоне низких частот до 300 кГц, где распространяются свистящие атмосферики и магнитогидродинамические волны. Распространение радиоволн разных диапазонов. Радиоволны очень низких (3...30 кГц) и низких (30...300 кГц) частот огибают земную поверхность вследствие полноводного распространения и дифракции, сравнительно слабо проникают в ионосферу и мало поглощаются ею.
Отличаются высокой фазовой стабильностью и способностью равномерно покрывать большие площади, в том числе полярные районы. Это обусловливает возможность их использования для устойчивой дальней и сверхдальней радиосвязи и радионавигации, несмотря на высокий уровень атмосферных помех. Полоса частот 150 ... 300 кГц используется для радиовещания. Трудности применения этого частотного диапазона связаны с громоздкостью антенных систем, высоким уровнем атмосферных помех, относительной ограниченностью скорости передачи информации. С р е д н и е волны (300 ...
3000 кГц) днем распространяются вдоль поверхности Земли (земная или прямая волна). Отраженная от ионосферы волна практически отсутствует, так как волны сильно поглощаются в слое Ю ионосферы. Ночью из-за отсутствия солнечного излучения слой В исчезает, появляется ионосферная волна, отраженная от слоя Е, и дальность приема возрастает. Сложение прямой и отраженной волн влечет за собой сильную изменчивость поля, поэтому ионосферная волна — источник помех для многих служб, использующих распространение земной волны.
Короткие волны (3...30 МГц) слабо поглощаются слоями О и Е и отражаются от слоя Г, когда их частоты а < от„. В результате отражения от ионосферы возможна связь как на малых, так и на больших расстояниях при значительно меньшем уровне мощности передатчика и гораздо более простых антеннах, чем в низкочастотных диапазонах. Особенность радиосвязи в этом диапазоне— наличие замираний (фединга) сигнала из-за изменений условий отражения от ионосферы и интерференционных эффектов.
Коротковолновые линии связи подвержены влиянию атмосферных помех. Ионосферные бури вызывают прерывание связи. Для очень высоких частот и УКВ (30...1000 МГц) преобладают распространение радиоволн внутри тропосферы и проникновение сквозь ионосферу. Роль земной волны падает. Поля помех в низкочастотной части этого диапазона все еще могут определяться отражениями от ионосферы, и до частоты 60 МГц ионосферное рассеяние продолжает играть значительную роль. Все виды распространения радиоволн, за исключением тропосферного рассеяния, позволяют передавать сигналы с шириной полосы чАстот в несколько мегагерц.
88 ':;,::Волны УВЧ и СВЧ (1000...10 000 МГц) распространяются в овном в пределах прямой видимости и их прием сопровожда' я низким уровнем шумов. В этом диапазоне при распростране- радиоволн играют роль известные области максимального по- ' щения и частоты излучения химических элементов (например, ии водорода около 1420 МГц). ,',- Волны СВЧ (свыше 10 ГГц) распространяются только в пре- прямой видимости.
Потери в этом диапазоне несколько выше, ".м на более низких частотах, причем на их величину сильно вли- количество осадков. Рост потерь на этих частотах частично ком" нсируется возрастанием эффективности антенных систем. Схе', иллюстрирующая особенности распространения радиоволн раз- ных диапазонов, приведена на рис. 4.8. ,:: Несмотря на то что исторически излучения оптического диаазона волн начали использоваться человечеством гораздо рань"е, чем любые другие электромагнитные поля, распростране'ие через атмосферу оптических волн гораздо менее изучено по нению с распространением любых волн радиодиапазона. Объяс" ется это более сложной картиной явлений распространения, а е и тем, что широкое изучение явлений, сопровождающих аимодействие электромагнитных волн оптического диапазона с осферой, началось лишь в последнее время, после изобретея и начала широкого всестороннего применения оптических нтовых генераторов — лазеров.
.,' Три основные явления обусловливают закономерности распро- анения оптических волн через атмосферу: поглощение, рас', яние и турбулентность. Первые два определяют среднее затуха- е электромагнитного поля при фиксированных атмосферных , ловиях и сравнительно медленные изменения поля (медлен- е замирания) при изменении метеорологических условий. Трее явление — турбулентность — вызывает быстрые изменения пространствен вална Рис. 4.8. Распространение электромагнитных волн в приземном про- странстве поля (быстрые замирания), наблюдающиеся при любой погоде. Кроме этого, из-за турбулентности наблюдается эффект многолучевости, когда структура пришедшего на прием луча может существенно измениться по сравнению со структурой луча на выходе передающего устройства.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
