Особенности радиосвязи на участке вхождения космических аппаратов в плотные слои атмосферы, обусловленные поверхностным зарядом
Влияние поверхностных состояний Тамма и Шокли на прохождение радиоизлучения через теплозащитные панели антенн космических аппаратов в плотных слоях атмосферы. Интенсивность волны, переизлученной тонким слоем избыточного заряда в приповерхностной области.
| Рубрика | Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 03.11.2018 |
| Размер файла | 49,8 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
особенности радиосвязи на участке вхождения космических аппаратов в плотные слои атмосферы, обусловленные поверхностным зарядом
О.Б. Воробьев, Н.А. Тенякова
Филиал Ростовского Военного Института Ракетных Войск (ФРВИ РВ)
Рассмотрено влияние поверхностных состояний Тамма и Шокли на прохождение радиоизлучения через теплозащитные панели (ТПЗ) антенн космических аппаратов в плотных слоях атмосферы.
Определены параметры области поверхностного заряда решением уравнения Пуассона. На основе волнового подхода определена интенсивность волны, переизлученной тонким слоем избыточного заряда в приповерхностной области ТПЗ.
Показано существенное влияние поверхностного заряда на прохождение через ТПЗ радиоизлучения.
До настоящего времени проблема поддержания связи на атмосферном участке полёта ракет не имеет окончательного решения [1,2]. В настоящее время основными причинами ухудшения связи считаются:
- поглощение, рассеяние электромагнитных волн плазменной оболочкой, возникающей перед движущимся в атмосфере космическим аппаратом;
- изменение параметров бортовых антенн под действием плазмы.
Как показывает проведенный нами анализ, существуют дополнительные причины ухудшения радиосвязи. В частности, в ряде случаев в результате воздействия плазмы на теплозащитное покрытие (ТЗП) на нем появляется поверхностный электрический заряд, способный существенно повлиять на радио прозрачность.
Рассмотрим теплозащитное покрытие, на котором в результате взаимодействия с плазмой находится электрический заряд с поверхностной плотностью .
Под действием поверхностного заряда в приповерхностной области теплозащитного покрытия возникает область пространственного заряда (ОПЗ). Для определения потенциала электрического поля в ОПЗ запишем одномерное уравнение Пуассона:
, (1)
радиоизлучение космический антенна атмосфера
где - объёмная плотность электрического заряда, и -концентрации электронов и дырок в ОПЗ, , - соответствующие концентрации в объёме ТЗП, - диэлектрическая проницаемость теплозащитного покрытия. -электрическая постоянная.
Концентрации носителей заряда в слое ОПЗ определим согласно классической статистике Больцмана в виде:
, (2)
где - постоянная Больцмана, - абсолютная температура. Если , то уравнение (1) имеет вид
, (3)
где - дебаевская длина экранирования, -собственная концентрация носителей заряда.
Интегрируя (3), в случае изгиба зон вниз получим:
, (4)
где учтено, что при изгиб зон отсутствует и в глубине покрытия можно положить , а на поверхности [3].
Из уравнения (1) при использовании выражения (4) получим, что поверхностная плотность заряда может быть выражена через поверхностный потенциал следующим образом:
, (5)
где потенциал поверхности.
Если учесть, что
, (6)
где и - эффективные плотности состояний в валентной зоне и зоне проводимости, - ширина запрещенной зоны материала теплозащитного покрытия, то экспоненциальную функцию выражения (5) можно записать в виде:
.
В силу ограниченности величины поверхностного потенциала сильная экспоненциальная зависимость от температуры исчезает.
Отношение концентраций носителей заряда в ОПЗ и в объеме равно величине . При принятом условии из указанного соотношения вытекает важная роль приповерхностной избыточной проводимости тонкого слоя ОПЗ шириной порядка .
Под действием поля электромагнитной волны с длиной волны тонкий слой ОПЗ переизлучает отраженную волну в противофазе с падающей. Напряженность электрического поля , отраженной волны можно определить по формуле [4]:
, (7)
где - скорость света, - скорость движения зарядов под действием падающей волны.
При частоте радиоизлучения 109 Гц движение электронов в твердом теле является столкновительным , поэтому амплитуду скорости можно оценить величиной , где - коэффициент затухания колебаний, - амплитуда падающей волны, - эффективная масса электрона. При этих условиях амплитуду переизлученной волны можно записать в виде:
, (8)
Заметной величины, коэффициент отражения падающей волны (>10%) достигает при выполнении условий . Для выполнения этого условия в соответствии с соотношением (8) концентрация носителей заряда на единицу поверхности должна быть порядка 1016 м-2 . Такое значение поверхностной концентрации является вполне реальным, как показывают оценки, проведенные по формулам (5), (6) в предположении 5эВ, 103К.
Проведенный анализ показывает необходимость учета поляризации диэлектрических покрытий при рассмотрении механизмов прохождения электромагнитных волн на атмосферном участке полета ракет.
Литература
1. Грудинская Г.П. Распространение радиоволн. М.,Высшая школа,1975, 280 с.
2. Энергетические характеристики космических радиолиний. Под редакцией Зенкевича О.А., М., Сов.радио, 1972, 436с.
3. Орешкин П.Т. Физика полупроводников и диэлектриков. М., Высшая школа, 1977, 447с.
4. Крауфорд Ф. Волны. Наука, 1984, 510с.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Общие сведения о системах персональной спутниковой связи. Ознакомление с развитием российской государственной спутниковой группировки и программой запусков космических аппаратов. Характеристики космических и земных станций передачи и приема сигналов.
презентация [2,2 M], добавлен 16.03.2014Лечебное применение механических колебаний разной частоты. Звуковые и ультразвуковые волны. Для получения ультразвука используется явление магнитострикции. Схема образования ультразвуковой волны. Принцип работы аппаратов для лечения ультразвуком.
реферат [701,1 K], добавлен 12.01.2009Методы контроля состояния воздушной среды. Общее проектирование блоков для мониторинга загрязнения воздушной среды и аппаратно-программных средств их поддержки. Лазерное зондирование атмосферы. Анализ существующих систем беспилотных летательных аппаратов.
курсовая работа [814,3 K], добавлен 03.04.2013Радиоволны, распространяющиеся вдоль земной поверхности от радиопередатчика, до приемника, без использования верхних слоев атмосферы. Электромагнитные волны с частотами, использующиеся в традиционной радиосвязи. Преимущества работы на коротких волнах.
презентация [6,5 M], добавлен 13.03.2015Особенности построения спутниковой линии связи, методы коммутации и передачи данных. Описание и технические параметры космических аппаратов, их расположение на геостационарных орбитах. Расчет энергетического баланса информационного спутникового канала.
дипломная работа [2,8 M], добавлен 04.10.2013Предназначение ультразвуковых аппаратов в терапии. Основные технические данные и структурная схема аппаратов. Виды аппаратов УЗ-терапии. Технические характеристики отечественных терапевтических УЗ–аппаратов. Особенности применение ультразвука в хирургии.
реферат [282,1 K], добавлен 12.01.2009Объекты в космосе, излучающие в радиодиапазоне. Цель изучения космических радиоволн. Исследование космического излучения с поверхности Земли. Радиоинтерферометрия со сверхдлинной базой. Характеристики и свойства радиотелескопа. Проект "Радиоастрон".
контрольная работа [2,6 M], добавлен 18.05.2014Расчет мощности и выбор числа и типов генераторных агрегатов электростанции. Однолинейная принципиальная электрическая схема генераторной панели. Расчет и выбор аппаратов защиты. Выбор электроизмерительных приборов. Выбор коммутационной аппаратуры.
курсовая работа [995,7 K], добавлен 23.02.2015Выбор пар подвеса антенн на заданном участке в условиях средней рефракции в худший сезон и в условиях субрефракции. Оптимизация высот антенн на восьмиинтервальном участке радиорелейных линий при использовании метода динамического программирования.
лабораторная работа [1,5 M], добавлен 15.05.2015Модель электрофизических параметров атмосферы. Расчет фазовых искажений сигнала при прохождении через тропосферную радиолинию. Применение линейной частотной модуляции при зондировании. Моделирование параметров радиосигнала после прохождения атмосферы.
дипломная работа [1,5 M], добавлен 15.01.2012Создание нового информационно-вычислительного комплекса, обеспечивающего проверку состояния поездной радиосвязи. Распространение радиоволн. Способы расчета антенн. Модуляция сигналов. Рекомендации по применению стационарных антенн в поездной радиосвязи.
дипломная работа [410,2 K], добавлен 08.03.2016Условия эксплуатации антенн, установленных на спускаемых космических аппаратах. Технические требования к радиотехнической части радиотехнического комплекса измерения. Расчет диаграммы направленности пирамидального рупора и апертуры зеркальной антенны.
дипломная работа [990,6 K], добавлен 03.03.2011Устройство многофункциональных и бесшнуровых телефонных аппаратов. Импульсный и тональный наборы номера. Построение и работа разговорного тракта. Определение объема программного обеспечения. Влияние технического дизайна на работоспособность человека.
дипломная работа [2,4 M], добавлен 01.12.2016Элементы стержневых диэлектрических антенн и их преимущество. Теория диэлектрических волноводов, антенн бегущей волны. Выбор волновода, диэлектрика и геометрии стержня. Расчет одиночного излучателя и антенной решетки. Схема питания строки излучателей.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 03.12.2010Анализ оснащенности участка проектирования системами связи. Требования к стандартам радиосвязи. Преимущества GSM-R, принципы построения, организация каналов доступа, особенности базовой структуры. Энергетический расчет проектируемой системы радиосвязи.
дипломная работа [4,5 M], добавлен 24.06.2011Рассмотрение особенностей солнечных элементов и выбор типа солнечной панели. Анализ типовых схемотехнических и конструкторских решений контроллеров заряда аккумуляторной батареи. Разработка структурной и электрической схемы, конструкции устройства.
дипломная работа [4,7 M], добавлен 10.10.2015Организационная структура системы звукового вещания. Структурная схема электрического канала с использованием спутниковой системы связи. Типы антенн, используемые для радиосвязи между наземными и спутниковыми станциями. Облучатели зеркальных антенн.
курсовая работа [463,6 K], добавлен 11.12.2014Освоение космоса, космические исследования. Технические характеристики ракетно-космических систем. Полеты человека в космос и проблема дальней радиосвязи. Использование искусственных спутников Земли как ретрансляторов в системах наземной связи.
курсовая работа [333,4 K], добавлен 14.12.2012Tехнико-эксплуатационная характеристика Гомельской дистанции сигнализации и связи. Цифровой стандарт радиосвязи GSM-R. Проектирование сети GSM-R на участке дороги Минск-Гудогай. Гигиеническая оценка и нормирование СВЧ-излучений, их влияние на человека.
дипломная работа [5,1 M], добавлен 30.05.2013Характеристика и описание особенностей аппаратов электросна. Физиологическое обоснование применения электрического воздействия при лечении болевых синдромов. Особенности применения аппаратов электросна. Схема процесса действия аппарата электросна.
реферат [49,9 K], добавлен 06.01.2009
