автореферат диссертации по радиотехнике и связи, 05.12.02, диссертация на тему:Эффекты воздействия искусственных плазменных образований на бортовые каналы СВЧ связей

ВОРОНЕЖЖИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

На правах рукописи

Инв. £ 3219 Для служебного пользования

Экз. й 4

СОКОЛОВА Ольга Анатольевна

ЗФМНТЫ ВОЭДЕШТШЯ ИСКУССТВШНЫХ ПЛАЗМЕННЫХ ОБРАЗОВАНИЙ НА БОРТСВЫЕ КАНАЛЫ СВЧ СВЯЗГ

(Специальность 05.12.02 - Теория связи, системы и устройства передачи информации по каналам спязи)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени тсандидата технических наук

Вороне.", 1991

Работа выполнена на кафедра радиотехники Воронажокого политехнического института.

Научный руководитель: кандидат технических наук, профессор Макаров Г.В.

Официальные оппоненты: Лауреат государственной премия СССР,

доктор физико-математических наук, профессор Кравцов Ю.А, (г.Москва)

кандидат технических наук, старший научный сотрудник Николаев В,И, (г.Вороная)

Ведущая организация: Военный инженерный краснознаменный

космический институт, г,Санкт-Петерй"рг,

Защита состоитоя " 45 " Но&ХрА, £993; г< в чесов

на заседании специализированного совета К 063,81.05 по присуждению ученой степени кандидата технических наук в Воронежоком политехническом ингтитуте: 394026, г.Воронеж, Московский проо-пект, 14, конференц-зал.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Воронежского политехнического инотитута.

Автореферат разослан " 3 " ОМА^иц 1дд1 г>

УЧЕНЫЙ СЕКРЕТА1 СПШШШЗИР0ВАНН0Г0 СОВЕТА К 063.81.05 КАНДИДАТ ТЕХНИЧЕСКИХ НАУК, СТАРШИЙ НАУШйГСОТРУдаИК •

Плахотнюк ОД.

ОЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность тема. За последние десятилетия особую актуальность приобрели космические эксперименты по активному воздействию на околоземное космическое пространство з цоллх пояска новых эффективных механизмов генерации и распространения электромагнитного излучения в различных диапазонах длин волн и взаимодействия первичного или вторичного излучения с окружакдай оредой. Так^в настоящее время в С!И закончена подготовка и начат первый этап проведения (в 1991-1992 гг.) программы КРРЕС - сомой крупномасштабной из всех когда-либо осуществлявшихся космогеофи-зических программ, которая предусматривает проведение серий экспериментов по инжекции о борта космического аппарата или борта геофизической ракеты различного типа искусственных ионизированных образований я генерацию радиоизлучений. В ходе пог >бных экспериментов предполагается исследовать структуру возмущенной пркборто-вой области ионосферы, эффекты влияния возникающих ионосферных неоянородностей На различные радиотрассы и каналы связи, влияние искусственно созданных ионосферных "дар" на распространение радиоволн п устойчивость функционирования различных каналов связи и т.д.

Аналогичные исследования, однако в существенно менъних масштабах, были начаты в советских и советско-западноевропейских экспериментах. Шага полагать, что в результате продолжающегося процесса перестройки, общеевропейской интеграции и космического международного сотрудничества проведение указанных научных и прикладных экспериментов получит новое мощное развитие. '

. Одним из основных методов, позволяющих получить информацию как о самих создаваемых обрззо^зтмх, так и о влиянии этих образований на окружающее их космическое пространство, является метод СВЧ зондирования ("просвечивания"). Для реализации этого метода организуют СВЧ каналы связи: земля-борт или борт-земля. Особенность таких каналов связи состоит в том, что трасса распространения сигналов преднамеренно проходит через искусственные плазменные образования (ШО) и возмущения, от которых могут возникать области каустической тени в зоне располо.тзния приеио-передагацих устройств канала связи.

Исследуя параметры принимаемых в области тени радиосигналов (среднюю мощность, форму огибающей радиоимпульса), можно судить о линейных размерах создаваемых возмущенна, о величине и характере пространственного закона изменения концентрации электронов в прилегающих к космическому аппарату или ыетеоракете олоях ионосферы, о динамике изменения сознанных возмущений и степени га влияния на радиотрассы, виды и параметры радиосигналов различных диапазонов частот. Хроме того, результаты исследований таких каналов связи имеют и самостоятельное значение для решения ряда задач радиолокации, радио- и радиотехнической разведки.

Однако каналы связи, содержащие область тени от плавно-неоднородных плазменных образований, остаются еде малоизученными. В литературе приводятся лишь отдельные результаты, характе- . ризувдие особенности прохождения радиооигналов по каналам с язи СВЧ диапазона, содержащим область тени от плавнонеоднородных Ш без флуктуаций концентрации электронов. А результаты исследований СВЧ каналов связи, содержащих область тени от флуктуирующих ШО, в литературе практически отоутотвувт.

Таким образом, -ктуальнооть темы заключается в необходимости исследования параметров радиооигналов (ореднай мощности, формы огибающей радиоимпульса), проходящих по СВЧ каналам связи, содержащим область тени от искусственных плазменных образований.

Целью диссертационной работы является развитие существующих методик, разработка алгоритмов и проведение численного моделирования по исследованию эффектов воздействия искусственных плавнонеоднородных и флуктуирующих плазменных образований на Портовой канал связи СВЧ диапазона.

Для достижения сформулированной цели были постаАены и решены следующие ооновяыэ задачи:

I. Выявление основных закономерностей в изменении мощности и формы огибающей радиоимпульса при проховдении его по каналу овязи, содержащему область тени от плавнонеоднородных плазменных образований без флуктуаций концентрации электронов.

2. Развитие теоретических основ решения задач прохоядештя радиосигналов по каналу связи, содержащему область тонн от флуктуирующих искусственных плазменных образований.

3. Численное моделирование поведения средней мощности радиосигнала в области каустической тени от плавнонеоднородных ИПО о различными видами и параметрами флуктуационннх процессов,

4. Выявление основных закономерностей поведения огибающей радиоимпульса, прошедшего в область тени за плазменными образованиями с различными видами и параметрами флукту^ционных процессов.

5. Разработка рекомендаций по использованию основных закономерностей прохождения радиосигналов по каналам связи СВЧ диапазона в присутствии искусственных флуктуирующих плазменных образований.

Методы иоследования базируйся на использовании строгих, асимптотических и численных методов теории дифракции' и распространения радиоволн в неоднородных и флуктуирующих орэдах (плазме), элементах теории возмущения, асимптотических оценок и разложений, элементах теории связи и помехоусто;'1чи-£ости, а также методов .диагностики искусственных плазменных образований и способов создания этих образований.

Н а у ч н. а я новизна. Новыми являются следующие результата диссертационной работы:

1. Развит метод интерференционного интеграла в части строгой постановки и решения задач по определению метода возмущений первого приближения для эйконала парциальной волны при решении задач прохождения радиосигналов по каналам связи в присутствии Флуктуирующих неоднородных искусственных плазменных образований.

2. Получены аналитические выражения, позволяющие определить значение средней мощности радиосигнала в области каустической тени, образованной радиаяыга и двумерно неоднородным! плазменными образованиями о флуктуациями- концентрации электронов по радиусу или по угловой координате.

3. Выявлены основные закономерности изменения средней мощности радиосигнала в СВЧ канале связи, содержащем область теки от

радианьно и двумерно неоднородных искусственных плазменных образований, концентрация электронов которых флуктуирует по радиуоу или по угловой координате.

4. Получена аналитические выражения для вычисления огибзвдай прямоугольного радиоимпульса, прошедшего в область тени от плавно-неоднородного НПО с различными виаами и параметрами флуктуационных процессов. На основе этих выражений выявлены основные закономерности поведения огибающей данного радиоимпульса.

Практическая ценность полученных в работе результатов заключается в том, что разработаны методики и алгоритмы расчета средней мощности радиосигнала в области, каустической теки и оценки искажения формы огибающей прямоугольного радиоимпульса, прошедшего в обчаоть тени за флуктуирующим искусственным плазменным образованием, которые могу® быть использованы для раочета подобных каналов овязи при планировании и проведении космических экспериментов. Выявленные основные закономерности прохождения радиосигналов по каналу связи СВЧ диапазона могут элективно применяться как в цеиях повышения помехоустойчивости каналов связи, так и .;ри необходимости^ наоборот, для ухудшения устойчивости каналов связи и создания поыеховой «лекгромаишг-кой обстановки, что может представлять инторво для разработки средств радиоэлектронного по,ebb летая, а такяа для диагностики и дистанционного определения параметров ИПО,

Реализация и внедрение результатов иооиедования, Результаты исследований использованы в ряде научно-исследовательских работ, заданных Постановлением СМ СССР и решениями Комиссии Президиума Ш СССРг "Марку-рий-1", "Маркурий-15", "Мааор", Внедрение отражено в соответствующих отчетах о НИР, а такяа в актах внедрения, прилагаемых к диссертационной работе.

Результаты по моделированию канала связи, содержащего область, тени от флуктуирующих неоднородных плазменных образований,внедрены в учебный процесс Воронежского политехнического института ври обучении студентов специальности 070 ("Радиотехника").

Основные п о л о к е н и я, выносимые на защиту:

1. Методика определения первого приближения для эйконала волны методом возмущений при решении задач прохождения радиоволн по каналу связи в область тени за флуктуирующими неоднородными плазменными образованиями.

2. Практическая реализация предложенной методики к виде разработанных алгоритмов расчета влияния флуктуационпых процессов в искусственных плазменных образованиях на характер поведения срея-ней интенсивности рассеянного поля в области каустической тени за плазменными образованиями.

3. Выявленное особенности поведения средней мощности радиосигнала в области тени за флуктуирующими искусстпенчаш плазменными образованиями, ео отличие от поведения средней мощности радиосигнала в области тони за нефлуктуирутацим ШО.

4. Выявленные дисперсионные исказкения огибающей прямоугольного радиоимпульса, прошедшего в область тени за флуктуирующими плазменными образованиями,

5. Рекомендации по по^чшшга помехоустойчивости СВЧ каналов связи, содержащих ИПО, по способам .диагностики и определения параметров ШО»

Апробация работы. Основные положения диссерга-циоштй работа докладывались и обсуждались на Всесоюзном-симпозиуме по дифракции и распространению волн (Винница, 1990 г.), Всесоюзной конференции по распространению радиоволн (Харьков, 1991 г.), отраслевой научно-технической конференции "Пути повышения помехоустойчивости систем я средств связи" (Воронеж, 1989 г.), областной научно-практической конференции "Повышение эффективности фунщно-нировашш систем и устройств" (Воронен, 1988 г.), научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава Воронежского политехнического института, научных семинарах кафедры радиотехники упомянутого института в 1988-1990 гг.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 печатных работ [1-7].

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, опиока литературы из наименований. Работа изложена на /19 страницах основного текста, содержит рисунков,

ОСНОВНОЕ СОДЕРШИЗ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы цель и основные задачи исследования, научная и практическая ценность работы. Перечислены основные положения, выносимые на защиту,и краткая структура работы,

В петард главе, приведен краткий анализ основных закономерностей прохождения радиосигналов по каналам связи, содержащим область каустической тени от плавнонеоднородных нефлукгуирующих искусственных плазменных образований с различными законами просг-ранствонного распределения концентрации электронов, а именно: радиально неоднородных и двумерно нео,инородных ШО.

В основу анализа положены результаты численных расчетов амплитуды гармонического радиосигнала, прошедшего в область тени от радиально неоднородного и .двумерно неоднородного плазменных образований, проведенных на базе имеющихся в открытой литературе решений задач .дифракции и рассеяния электромагнитных воли на сферически симметричных и осесимматричных плазменных образованиях.

Полученные в работе результаты, отображенные в вице графических зависимостей, указывают на резкое ослабление мощности радиосигнала в области тени сферически симметричного ПО. Так, вдоль оси области тени на удалении точки наблюдения от центра плазменного образования ?<>/£ ~ 20, где $ -радиус ПО по уровню критической концентрации электронов^относительное ослабление мощности радиосигнала 50 дБ, а на расстоянш 2,/$ ~ 2 ослабление мощности 100 дБ.

Вместе с тем относительное ослабление мощиооти сигнала в области тени от ПО с угловой наоднородностью оказывается существенно меньше по сравнению с ослаблением в случае радиально неоднородного плазменного образования и составляет —• 30 дБ на рпсотоянии tc/$~ 2* Причем чем больше вырпжона угловая неод-

породность образования, тем меньше степень оояпблоння нопноотк сигнала.

Установлено, что мощность радиосигнала падает с уменьшением несущей частот«.

Результат» расчета огибающей прямоугольного радиоимпульса, прошедшего в область тонн за нофлуктуируящнм плазменя::м образованием, показпвзэт, что при прохожиении радиоимпульса в область гони от плавноиеодноролннх нефлуктуирукинх ПО характерно искажение вершины его огибающей, которое в большей степени виракенг в случае раигалыго неоднородного плазменного образования.

Зо .второй .главе изложены основние теоретические положения метола решения задач прохождения радиоволн э область каустической тени, образующейся за плавнонеоднороднчми осесиммэтричними плазменными образованиями с флуктузциями концентрации электронов, а также аналитические решения самих задач.

Рассмотрена особенность применения метода интерференционного интеграла к реизнию задач рассеяния вол;г на флуктуирующих неоднородных ПО, а именно, невозможность определения характеристик поля i: области тени за плавнонеоднорошшми ^яукту^рутгими илазмекянмл образованиями из-за отсутствия общей схемн нахокдептя первого (с учетом фл.уктуа^иЗ) приближения для оЗконала парциальной водни.

В работе представлен разработанный алгоритм, позволяющий в статистичзских задачах определять поправку к эйконалу парциальной волны, внзвапнуд возмущениями, для различных плавнонеоднород-них сред, причем как в освещенной области, так и в области каустической тени. А именно. Уравнение для первого - приближения эйконала парциальной волга

Z ( v£. (г,р) чь, (г, р)) -£,($), (D

где jj гр) - нулевое приближение для эйконала парциальной v 'г/ волны;

(<f,« <£_) Флуктуации диэлектрической проницаемости

С « £ ).

решается методом разделения переменных. При этом параметр разделения переменных определяется из выведенных в работе условий поведения L,(?,P) на границе Г плазменного образования для упззгеип (t)

(Э1,/ар)\иг- о. (з)

Данный подход к решению дифракционной задачи позволяет в любом случае определять флунтуациоииую поправку к эйконалу парциальной волны, имеющую в общем случае вид

где 2„= УЧ/0.)) координаты точки на поверхности плазменного образования.

Впервые приведены алгоритмы получения аналитических выражений для вычисления оредней интенсивности рассеянного поля волны ь области тени за радиально неоднородным? плазменными образованиями с флуктуацкями концентрации электронов по радиусу и по угловой координате, а также за .двумерно неоднородными ПО с подобными видами флуктуационних процессов. Алгоритмы построены на основе развитого метода интесфе^. знционного интеграла с использованием метода Лапласа для стационарной точки и метода Лапласа, обобщенного для случая стационарной линии.

В третьей главе приведены результаты и дан анализ численных расчетов средней мощности радиосигнала, проходящего по СВЧ каналу связи, содержащему область тени от флуктуирующих плавнонеоднород-ных плазменных образований, Расчеты проводились на основе полученных во второй главе аналитических выражений.

Как показывает анализ, характер поведения средней мощности радиосигнала от расстояния при наличии флукгуаций качественно аналогичен характеру изменения ыощнооти в отсутствии таковых.

Вместе о тем ослабление мощности сигнала и области тени при наличии флуктуации сущэственно меньше, чем в их отсутствие и зависит от параметра, характеризующего флукгуационный процесс в плазменном образовании (в случае радиальных флуктуаций) и <оС (в первом приближении для случая угловых флуктуации). На графике (рис.1) показана зависимость ослабления средней мощности радиосигнала от удаления точки наблюдения от центра ПО при различ-

<и>?

них значениях параметра £ в случае радиальных флуктуации в плавнонео.дкородном ПО и параметра ^ - в случае угловых флуктуации. Ваяно отметить, что при соблюдешт ограничений на малость интенсивности флуктуащй концентрации электронов а&г« I, а такта на размол неоднороз-ностей лу>„ »1 и уо рост средней мощности радиосигнала возможен как за счет увеличения интенсивности флуктузцкй , так и за счет уменьшения радиуса корреляции у? , то есть уменьшения пространотванного масштаба случайных неоднородностей.

Кроме того, угловые флуктуации концентрации электронов в большей степени влияют на уменьшение ослабления средней мощнос-ч радиосигнала, и в этом случае ужа в ближней зона области гони ( %>/§ < 10) наступает эффект насыщения средней мощности радиосигнала ( ~ -40+ ~20 дБ, в зависимости от интенсивности йяук-туацшшого процесса).

Полученные угловые зависимости средней мощности рвдюсигналя указывают на продесо размывания каустяки 'при нзигчта флуктуаций концентрации электронов в плазменном образовании.

Вскрыта и проанализирована частотная зависимость степени ослабления средней мощности радиосигнала. Показано, что в канала связи, содержащем область тэни от флуктуирующих плавнонеоанород-них ПО, частотная зависимость степени ослабления средней мощности сигнала определяется относителышм вкладом .двух процессов: аффектом дисперсии размера плазменного .бразованил по урс~тпо кригичес-кой концентрации электронов и эффектом дисперсии масштаба флуктуащй, причем первый из них способствует уве,тетанию мощности радиосигнала с ростом частоты, о пторой-уменьканию, п частности:

для ради«яы!о неоднородных 110 с флуктуашганным процессом по радиусу поминипукцнм является э.'гфек? дисперсии масштаба флуктуации ?.t следовательно, с ростом частоты мощность сигнала уменьшается; • , *

для двумерно неоднородных плазменных образований с подобном вигом йлукгумгпоннкх процессов доминирующим является эффект дис-пч.опн размера 110 по уровню критической концентрации электронов и слэдонательчо, в этом случав с ростом частоты мощность сигнала позггстяог;

е сяучзч флуктуациокных процессов по угловой координате неза-->',:сг':с о? зскопэ распределения концентрации электронов в плавно-Н'.сит?зс:и>: плазменных образованиях в первом прибл: аияи имеет место лита- дисперсия размера ПО по уровню критической концентра-пч: "-екгрснов., п олааовагеякю, мовдость сигнала возрастает с ростом частогк*-

Замечено, что ни п. Ллуктуационного процесса оказывает большее лпянпе на засЕетку области тени за ра.диально неоднородным ПО, чем за двумерно неоднородным. То яа явление наблюдается и для частотно» зависимости, а именно, она ярче вырэкена в случае ра-пнэлъкэ неоднородного образования с радиальными флуктуациями копетнтрзцпп .электронов, г для двумерно Неоднородного ПО не завис;:? от вида флукгузцйоиного процесса.

Чэ^Ечртая гтазд послякена исследованию влияния фяуктуационных процессов в искусственных плазменных образованиях на степень и 3k:c-j огкбошэй прямоугольного радиоимпульса, про-

г.епсогс в область каустической, тени за плазменным образованием с флуктургг/ям;; концентрации э'лектроноэ.

Рэг'гайотан алгоритм получения амплитуды огибаете;; прямоугольного ■ у.-лдноимпу.тьса, пропекшего в область каустической теки за пгог.'го.тесакородда.} плозмекним образованием с фпуктуащшк: концентрация электронов.

•

" ."'".'опъх; внзэукззашюго алгоритма получена ана.лнт:гческие

В£.,С'с'"он/я, по = " тлящие оценить степень и характер искажения оги-

*

я£-ч7о;/гог.ьяого радиоимпульса, продетого в область тени эр учяизяэкэ " двумерно иеодкорогчцмк ПО с фяуктуйнионпгмк про-¡(о по •:?::■/.у-.у у г?с угловой координате.

Численные расчеты, проведенные на основе этих аналитических выражений, позволили провести сравнительный анализ *ар!эктера изменения огибающей прямоугольного радиоимпульса при разлнчгнх ви— дах и параметрах плазменных образований, а таите пун чот.г-г.гл флуктуаций концентрации электронов в ПО и при :гх отсутствии. Анализ показал, что степень искажения прямоугольного ?.'>!;/онм-пульса пропорциональна абсолютному значение готазпг'алл ( т (и)*)') изменения сроднен мощности радиосигнала « ой.ч-ло'л-. точи зг. лу;> туирущим гогтнонеощюродягм плазменном оЗрпяолгшке.».! агятгг.юсу» от несущей частоты облучающей полни, А поскол;.к,у показатель яг. связан с параметром н удаление:,! точки наолта.-ния от (.онтуа ПО,- то степень искажения импульса возрастает по маре ирибдта?-ния точки наблюдения к области о критической концочтуягиап злекг-ронов и по мора уменьшения параметра, характеризуемте ^луктуэ-ционный процесс в плазменном образовании.

Установлено, что степень кскчявштя прямоугольного испиои!.'-пульса зависит от закона распределения концентрэцт: аче.стгонов. И если для флуктуирующего рзднально неоднородного плазменного образования огибающая прямоугольного радиоимпульса, проиюлшего в его область тени, имеет вид, указанный на графике (рис.2) (пунктирная линия), то в области тени за двумерно пвотшородним ПО огибающая прямоугольного радиоимпульса с графической степенью точности совпадает о неискаженной огибащей (сплошная линия),

Отмечено, что степень искажения пямоугольного радиоге-шульсп уменьшается с увеличением длительности гатульоо Т при фиксированной несуще!! частоте се), . Расчеты показали, что ухо при //= (Тй)„/£<л) >20 степень искажения импульса становится менее

Установлено, что флуктуа-цтонний процесс оказывает злияниа на характер искажения ¡гиба-.щей прямоугольного рп~ шоимпульса, прнчодя к иокпяэ-шю (затягивания) переднего и •ацного фронтов радиопмпуяьоа рис.2).

!) пятой 7'яяро из основе полученных в работе основных закономерностей прохождения радиосигналов по каналам связи, содержащим области теня от искусственных плазменных образований, предлагаются способы и доится рекомендации по повышению помехоустойчивости подобных каналоп, 3 частности, для каналов связи, работающих в присутствии сферически симметричных ПО, приоритетным способом по* ¡¡¡.опия помехоустойчивости является способ, основанный на создан:;: плавной углоно:: неоднородности в распределен;!;; концентрации электронов, позволявши!: повиепть относительный уровень полезного сигнала по сравнения со сферически симметричным случаем на ~61470 дБ. Е то ло время способ, основанный на создании родиаль-!и.'>: или углотге крупномгеигабных флуктуации концентрации электронов в сферически симметричном образовании позволяет повысить уровень полезного сигнала в среднем на 20+30 дБ, В случае двумерно неоднородного плазменного образования приоритетным способом поЕШления помехоустойчивости является способ, основанный на создании угловых флуктуация концентрации электронов, повышающих

.огонь полезного сигнала по сравнению с радиальным флуктуаштон-ннм процессом е среднем на 20+25 дБ.

Пгчцлокен способ повышения помехоустойчивости'канала связи, содержащего область тени от плавнонеошюродного ПО, основанный на рациональном выборе места расположения антенн приомпо-перодаю-щих устройств, реализующих СВЧ каналы связи, Л кмонпо. При проектировании канала связи ьажно располагать антенные системы прием-но-передагащнх устройств на расстояниях от центра плазменного об-1Э0ВЗНИЯ, провисающих "предельнее", то ость на расстояниях, начиная с которых наблюдается,так называемый,эфлект насыщения роста средней мощности радиосигнала. Приводятся графические зависимости "предельных" расстояний о'г закона изменения концентрации электронов в ПО, а такие от вида и параметров Флуктуациомшх процессов ъ плазменном образовании, выведенные на основе результатов, 'Полученных в главе 3.

В качество одного из способов пошеения помехоустойчивости рассматриваемых каналов связи предлагается увеличение несущей частоты передаваемого сигнала.' Однако увеличение частоты к случае радичяшо неоднородного плазменного образования с радиальными флуктуацпямп концентрация электронов дает обратный эффект. Поэтому при организации (334 каналов оиязи, содержащих область тонн от

таких ПО, необходимо в определенной отепени варьировать выбором рабочей частоты так, чтобы параметр <1г§/рл . характеризутаий флуктуационный процесс в плазменном образовали для выбранной несущей частоты радиосигнала, был по возможности большим.

Экранирующие свойства искусственных плазменных образований могут играть не только отрицательную, но и положительную пояь а повышении помехоустойчивости каналов связи. Так в работе предложено использовать экранирующие свойства КПО для ослабления пред-• намеренных или непреднамеренных пространственно разнесениях помех.

Полученные в главах 1,3 результаты позволили разработать рекомендации по способам использования СВЧ каналов связи для диагностики и определения параметров искусственных плазменных образований. В чзотнооти, предложен новый дистанционный метод СЗЧ диагностики, позволяющий в процеосе проведения космического эксперимента определять параметр, характеризующий продольный размер плазменного образования по заданному уровню концентрации электронов^ параметр, определяющий степень угловой неоднородности образования в случае плзвнонводногодных нефлуктунрущих ПО, Метод основан на измерении эфЬективной поверхности рассеяния плазменного образования и средней.мощности радиосигнала при переходе грэшщн свет - тень, образующейся за ПО.

Предпошн новый дистанционный способ измерения параметров |>луктуациотшх процессов в плазменном образовании, ооновэпннй та эффекте насыщения средней мощнооти радиосигнала в области теШ за искусственны?,! флуктуирующим Плазменным образованием, который зависит от интенсивности и масштаба (радиуса корреляции) 5лукгуаций.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

I. Выявлены и систематизированы основные закономерности про-огщения радиосигналов по каналу с: ]зи, содержащему область тони т ра.дяально неоднородного искусственного плазменного образования от двумерно неоднородного искусственного плазменного образовала боз флуктуаций концентрации электронов.

Установлено, что для подобных каналов связи характерно:

резкое ослабление (на десятки дБ) мощности радиосигнала вблизи центра ИГО или его оси;

на десятки дБ меньше ослабление мощности радиосигнала, прошедшего в область тени от двумерно неоднородного плазменного образования, чем от радиальио неоднородного ПО, причем чем ярче выражена угловая неоднородность, тем меньше ослабление мощности радио-

оих лалз;

степень ослабления мощности радиосигнала в области тени от плазменного образования возрастает о уменьшением несущей чаототы радиосигнала;

дисперсионные искажения вершина прямоугольного импульса, прошедшего в область тени, которые в большей степени выражоны в случае радиольно неоднородных образований.

2. Развит мотоа интерференционного интеграла в чаоти строго!; постановки и решения запач по определению методом возмущений первого приближения для эйконала парциальной волны при решении задач Ь^охокдения радиосигналов по каналу связи в присутствий флуктуирующих неоднородных плазменных образований,

3. ;юлучены аналитические выражения, позволяющие определить значение сродной мощности радиосигнала ° области каус-тическол тот?, образованной искусственными плазменными образованиями с различными'законами распределения концентрации электронов и их флуктуации, а именно:

для радиально неоднородного плазменного образования с радиальными фл.уктуациями концентрации электронов и с флуктуациями по угловой координате; ,

для ПО с угловой неоднородностью и флуктуациошшм процессом по радиусу и по угловой координате.

■ 4. Выявлены и проанализированы осношше закономерности изме-ленил средней мощности радиосигнала в канале связи СВЧ диапазона, содортащем область тени от радиально неоднородных и двумерно неоднородных иску-отвенных плазменных образований, концентрация электронов когор'.-х флуктуируем по радиусу или по угловой коорди- . нате. Показано, что характер изменения мощности сигналов, прошедших л область тени за плавнонеоднородныгл плоз?:ош:ш образованно;.'

о флуктуациями концентрации электронов качественно аналогичен характеру изменения мощности сигналов в каналах связи, содержащих область тени от плавнонеодяородных ПО без флуктуациоиного процесса;

наличие флуктуацконного процесса в ПО приводит к увеличению сре.дней мощности радиосигнала в области каустической тени, при этом наименьшая степень оолабления средней мощности наОлпгзетсл в облаоти тони от двумерно неоднородного ШО с флуктуациями концентрации электронов по углоеой координате;

• ослабление средней мощности сигнала в области тени тем меньше, чем больше интенсивность флуктуащй концентрации электронов и чем меньше радиус корреляции этих флуктуашгй;

при прохождении радиосигнала в область тени имеет место эЗФ^с насыщения роста средней мощности радиосигнала при увеличении интенсивности флуктувционного процесса;

флуктуационный процесс в ПО разминает границу свет - топь (кауотйку), ослабляя мощность радиосигнала на каустика и увеличивая ее в облаоти тени;

частотная зависимость огепени оолабления средней мощности радиосигнала определяется относительным вкладом двух процессов: эффектом .дисперсии размера ПО по уровню критической концентрации электронов и эффектом дноперсии масштаба флуктуаций, причем первый .из них способствует увеличению средней мощности сигнала о роотом частоты, а второй - уменьшению. '

5. Получены аналитические выражения для вычисления огибающей прямоугольного радиоимпульса, прошедшего в область тога от плев-юнеоднородного плазменного образования с различными видами и 7араметрами флуктуационных процессов. На оонове этих выражений зыявлены основные закономерности поведения огибапаэй данного рз-шоимпульса. В частности показано, что:

степень искажения импульса гоз^отае? по мере пр: ¡лияэния гочки наблюдения к области о критической концентрацией элэктро-юв или при уменьшении параметра, харэктзриэуэдего флуктуапион-шй процесс в ПО;

отапень искажения радиоимпульса не зависит от вида флуктуа-ционногс процесса в ПО, при этом в случае двумерно неоднородного п лап у, энного образования огабзгацая прямоугольного радиоимпульса претерпевает в несколько раз меньшие искажения, чем в радиально неоднородном случае;

степень искажения импульса уменьшается с увеличением длительности радиоимпульса при фиксированной несущей частоте;

наличие флуктуационного процесса в плазменном образовании приводит к уменьшению дисперсионных искажений вершины импульса, но к большему искажению (затягиванию) переднего и заднего фрок-'ов импульса.

6. Разработаны основные рекомендации по повышению помехоустойчивости каналов связи СЗЧ диапазона, содержащих облаоть тени от искусственных плазменных образований, а также по использованию их для диагностики и определения параметров ИПО. В частности, предложены-способы повнавния помехоустойчивости СВЧ каналов свя-ч, содержащих область тени от плавнонеоннородных искусственных плазменных образований, в основу которых положено: воздействие на пространственные законы распределения или флуктуаций концентрации электронов в ПО; оптимальное расположение 'нтенных систем приемопередающих устройств от центра плазменного образования; выбор пэоущей частоты передаваемого радиосигнала; создание плазменного образования в направлении прихода помехового сигнала в случае, когда помеха и полезный сигнал пространственно разнесены. Предложен новый дистанционный способ измерения параметров плавно-неоднородных нефлуктуирующих плазменных образований в процессе проведения космического эксперимента, основанный на.измерении эффективной поверхности рассеяния ПО и средней мощности сигнала при переходе границы свет - тень, образующейся за ПО. Предложен новый способ измерения параметров флуктуационных процессов в плазменном образовании, основанный на эффекте насыщения средней мощности радиосигнала в области тени за плазменным флуктуирующим образованием.