信息技术论文：浅谈流星余迹突发通信

　　信息技术论文：浅谈流星余迹突发通信

　　流星余迹突发通信是利用流星穿过大气层时形成的短暂的电离余迹对无线电波的反射或散射作用进行的通信方式。由于流星相当于一个天然的卫星，不存在高昂的发射费用和维修保养问题，而且受太阳黑子活动和核爆炸的影响较小，在军事和民用方面都有广泛的应用前景。下面对流星余迹的形成及特点、可通条件以及足迹和热点等做一简要分析。

　　一、流星余迹的形成及特点

　　流星体进入大气层后，会与大气发生剧烈的摩擦，温度急剧升高，发光并燃烧。流星体在燃烧过程中会散发出大量具有高能量的分子，这些高能量分子会进一步电离周围的气体分子，从而在其尾部形成一条细长的电离余迹，这就是用于通信的流星余迹。流星余迹刚形成时，其内部的电子密度很高，但是直径范围很小，一般在0.3～4.5米之间，随着流星余迹的不断扩散、膨胀，产生的电子密度逐渐降低并最终消失。

　　流星余迹的存在时间与流星体的质量有关，流星体质量越大，余迹存在时间越长。一般情况下，流星余迹存在时间在几毫秒到几秒范围之间，其平均时间约为0.5秒，极少数情况下，能达到数分钟。流星余迹一般分布在距离地球80～120KM的高空，即电离层的D层和E层，其余迹长度15～40KM，存留时间较长，但能够用于通信的时间一般不超过1秒钟。

　　根据长期观测数据表明，流星余迹的到达速率存在日变化和季节变化。在地球自转的影响下，流星突发数目黎明时通常要大于黄昏时的三到四倍。在季节变化上，夏季流星突发数目通常要大于冬季时的三到四倍。另外，赤道附近的流星余迹到达率的日变化最大，两极地区最小，但是，季节变化与之相反，赤道附近流星余迹到达率的季节变化最小，两极地区最大。流星余迹的到达速率还与太阳黑子的活动有关，太阳黑子活跃时的流星突发到达速率是不活跃时的二到三倍。

　　二、流星余迹突发通信可通条件

　　从无线电通信角度出发，要实现通信，首先要确定合适的工作频率，流星余迹突发通信可用工作频率约为30～120MHz。在流星余迹突发通信系统设计上，工作频率的确定通常基于以下两个方面进行考虑：首先，对于频率较高的信号，实际中流星余迹能够反射电磁波的电离区域较小，从而造成接收信号强度较小；另外，考虑到实际中流星余迹电子线密度下降较快，可通信时间较短，所以频率应该越低越好。其次，实际应用中往往希望使用较高的工作频率。比如，当工作频率设定在低于30MHz时，电离层就可以反射电磁信号。较低的工作频率还会容易受到大气噪声的影响，天线的尺寸和成本也会相应的增加。研究表明，流星余迹突发通信最合适的工作频率在40～60MHz之间。

　　在流星余迹突发通信中，信号传输链路需要满足以下三个条件：

　　1、流星余迹产生的高度应在80～120KM的范围内，并且必须产生在两个工作站的通信线路所包含的公共体积范围内。

　　2、流星余迹的路径要与以收发天线为焦点确定的椭球相切。

　　3、流星余迹反射损耗值要小，一般要求小于70dB，否则，经反射得到的信号强度难以达到需要的接收电平门限值，不能保持正常通信。

　　三、流星余迹突发通信的足迹和热点

　　所谓足迹，是指电磁波经流星余迹反射或散射后照射到地面上的一个有限覆盖区域。由于地球曲率的影响，该区域酷似马蹄形，宽度一般约为10KM。从数学上来看，该区域是一个由链路位置及方位和余迹长度所决定的多元函数。从理论上来说，只有接收天线位于该范围内时才能够接收到发送端发射的电磁信号，当多个接收天线相距足够远时，不会接收到同一流星余迹反射或散射发送端的电磁信号。也就是说，该通信过程是一个随机过程，且相互独立。综合以上分析，流星余迹突发通信具有高保密性和抗干扰的特性。

　　所谓的热点，是指当收发站确定时，在这两点之间对流星余迹突发通信有效的流星容易产生的空间范围，其位置约在收发天线所在的大圆左右两侧50～100KM的狭长区域。图1-1为流星余迹通信热点示意图。

　　图1-1 热点区域

　　结束语

　　流星余迹突发通信其通信距离远、保密性强、受电离层扰动、太阳黑子以及核爆炸影响较小，在军事和民用方面都具有广泛的应用前景，各国都在竞相进行这方面的研究。本文对流星余迹的形成及特点、可通条件以及足迹和热点等进行了简要分析，对于研究流星余迹通信具有重要意义。