Розглянуто питання розповсюдження радіохвиль у декаметровому діапазоні. Надано визначення електромагнітної доступності, розкрито можливі механізми розповсюдження радіохвиль. Визначено особливості будови іоносфери, надано характеристику іоносферних шарів. Викладено знання про профілі електронної концентрації, варіації та моделі іоносфери, показано її вплив на процес поширення радіохвиль. Наведено способи штучного збудження іоносфери. Розглянуто питання застосування приймальних і передавальних антен декаметрового діапазону на стаціонарних радіовузлах та у складі рухомих комплексів радіозв'язку. Надано відомості про методи прогнозування та вибору робочих частот під час планування сеансів радіозв'язку. Розкрито порядок здійснення розрахунку короткохвильових ліній зв'язку за місячними прогнозами та за допомогою довгострокових прогнозів. Увагу приділено питанням організації частотно-диспетчерської служби на вузлах короткохвильового радіозв'язку.

Предложено возможное объяснение "эффекта саморассеяния", который обнаружен в экспериментах по наблюдению излучения нагревного стенда EISCAT в трех сильно разнесенных в пространстве пунктах и заключался в синхронных вариациях уровней и доплеровских смещений частоты (ДСЧ) сигналов на всех приемных позициях. В частности, проведено численное моделирование с использованием данных радара некогерентного рассеяния EISCAT и показано, что девиации фазового пути на восходящем участке траектории распространения волны накачки могли играть определяющую роль в возникновении синхронных вариаций ДСЧ саморассеянных сигналов, наблюдавшихся в эксперименте. Рассчитаны характеристики рассеяния ВЧ полей в ракурсном направлении с учетом регулярной рефракции в ионосфере и рассмотрено условие запитки межслоевого ионосферного волновода в заданном направлении ракурсно-рассеянными сигналами. Расчеты выполнены методом геометрической оптики в борновском приближении для анизотропной степенной модели спектра случайных неоднородностей верхней ионосферы. Показано, что рассмотренный механизм обеспечивает практически одинаковые характеристики рассеяния сигналов в направлении всех трех приемных пунктов.

Рассмотрена обработка линейно-частотно-модулированного сигнала декаметрового диапазона волн на основе статистического подхода выделения аномальных отсчетов в экспериментальных наблюдениях. На основе предложенной модели смеси распределений разработаны методики для режекции сосредоточенных помех и выделения полезного сигнала. Проведено моделирование методик и их экспериментальная апробация.

Твик-атмосферики (твики), наряду с радиопросвечиванием волнами ОНЧ-радиостанций, используются для изучения нижней ионосферы. В рамках существующих моделей их распространения вблизи частот отсечки волновода Земля-ионосфера прогнозируется как убывание, так и рост эффективной высоты отражения с ростом порядка волноводной моды. Поэтому представляет интерес анализ экспериментальных данных на основе усовершенствованной методики, позволяющей получить более точные оценки высоты отражения от ионосферы. По экспериментальным записям твик-атмосфериков (твиков) определены дальности до их источников и эффективные высоты отражения от ионосферы, соответствующие модам первого и высшего порядков волновода Земля - ионосфера. Исследовано количество наблюдаемых гармоник в твиках в зависимости от дальности до источника, локального времени, и эффективной высоты отражения от ионосферы. Показано, что эффективная высота отражения твиков растет в течение ночи. В диапазоне высот отражения 87 - 89 км наблюдается рост относительного количества твиков с высшими гармониками. Наибольшее число гармоник в твиках наблюдается в период 20 - 24 часа локального времени. Показано, что эффективная высота отражения для первой моды больше на 1,4 км высоты для второй моды, что в рамках анизотропной модели ионосферы позволило оценить плотность электронов в области высоты отражения. Результаты исследования позволяют выбрать адекватную модель распространения твиков и оценки параметров нижней ионосферы.

Рассмотрены пути снижения ионосферной составляющей погрешности частотно-временной синхронизации при использовании в алгоритме общего охвата одночастотных GPS-подобных сигналов, излучаемых геостационарными ИСЗ системы SBAS. Оценены возможности решения данной задачи с использованием двух моделей для компенсации задержек сигналов в ионосфере (IONEX и Klobuchar) и метода, основанного на обработке результатов измерений сигналов по их огибающим и фазам.

Вперше обгрунтовано ідею щодо використання частотних залежностей кутів приходу пробних високочастотних сигналів, відбитих від плазмового шару, для діагностики іоносфери. Розроблено новий радіофізичний метод частотно-кутового зондування іоносфери, що дозволяє відтворювати як висотний профіль, так і горизонтальні градієнти електронної концентрації. Вперше принципи частотно-кутового зондування застосовано для визначення параметрів рухомих іоносферних збурень за даними однопунктових вимірювань. Розроблено оригінальний алгоритм ідентифікації нелінійного перетворення випадкових процесів. Виявлено ефект крос-модуляції високочастотних сигналів та природних наднизькочастотних шумів - шуманівських резонансів. Вперше методами частотно-кутового зондування, некогерентного розсіяння та радіопросвічування іоносфери сигналами GPS (Global Positioning System) проведено систематичні спостереження хвильових збурень у середніх широтах та в найбільш метеорологічно активному регіоні земної кулі - тихоокеанському узбережжі Антарктичного півострова, - та створено велику базу даних щодо сезонних і добових варіацій їх параметрів.

Розроблено та вдосконалено радіофізичні методи дистанційної діагностики неоднорідностей електронної концентрації в іоносфері. Розроблено та реалізовано методику застосування панорамних високочастотних (ВЧ) ріометрів для дослідження неоднорідної структури F-шару іоносфери методом радіомерехтінь. Як джерела діагностичного випромінювання використано найбільш потужні дискретні космічні джерела (ДКД) північного неба - Касіопея А, Лебідь А, Телець А та Діва А. Відновлено спектри мерехтінь, оцінено індекси мерехтінь та швидкості руху іоносферних неоднорідностей упоперек променя зору на ДКД. Вперше за допомогою панорамних ВЧ ріометрів детально досліджено динаміку іоносферних мерехтінь, що стимульовані потужним нагрівним випромінюванням на частоті верхнього гібридного резонансу (ВГР) в максимумі F-шару. На основі спостережень мерехтінь ДКД за допомогою панорамного ріометра досліджено особливості модифікації іоносфери потужним випромінюванням на частотах, що перевищують частоту ВГР. Запропоновано методику, що дозволяє відновлювати середні значення температури та концентрації електронів всередині модифікованого F-шару. Вперше кількісно оцінено просторовий розподіл додаткового поглинання нагрівного ВЧ випромінювання усередині модифікованої D-області та величину зростання електронної температури, що відповідає йому.

Приведены результаты численного моделирования эффекта амплитудного самовоздействия мощных непрерывных радиоволн в ионосфере, вызванного возмущением температуры и концентрации электронов, для различных частот, мощностей и поляризаций радиоволны. Продемонстрировано, что основной вклад в эффект самовоздействия дает D-область ионосферы, где имеют место гигантские возмущения температуры электронов. В E- и F-областях ионосферы в ночное время возмущение температуры электронов также значительно, а эффект самовоздействия оказывается относительно слабым. Возмущение концентрации электронов на всех высотах дает значительно меньший вклад в эффект амплитудного самовоздействия, чем вклад возмущения температуры электронов.

Рассмотрены вопросы определения местоположения источников радиоизлучения и организации каналов связи в коротковолновом диапазоне. Проанализированы особенности распространения волн в ионосфере и предложена методика оценивания ее параметров на основе измерений глобальных спутниковых систем навигации. Приведены результаты практического использования предложенной методики для задач пеленгования, а также намечены пути развития проведенных исследований.

Смоделировано влияние неоднородности ионосферы над очагом землетрясения на Тайване на записи электрической и магнитных компонент радиоволн в диапазоне частот шумановского резонанса, производимые в Японии. Изменения в спектре сигнала происходят за счет интерференции прямой волны с волнами, отраженными от неоднородности. Использована модель возмущения ионосферной проводимости, описанная в первой части исследования, и решение задачи дифракции и рассеяния радиоволн, построенное с помощью интегрального уравнения Стрэттона - Чу. Для описания пространственного распределения естественных источников (мировых гроз) применяются данные спутника «Оптический импульсный детектор» (Optical Transient Detector). Расчеты показали, что в области частот четвертого мода шумановского резонанса в энергетических спектрах всех компонент поля возникают резкие изменения, похожие на данные наблюдений. Рассмотрены свойства моделируемых аномалий, вызванных сейсмической активностью.

Змодельовано вплив неоднорідності йоносфери над центром землетрусу на Тайвані в записах шуманівського резонансу в Японії. Зміни в резонансному спектрі відбуваються внаслідок інтерференції звичайних радіосигналів із хвилями, відбитими від неоднорідності над центром землетрусу. Застосовано модель збурення провідності йоносфери, одержану у першій частині дослідження. Розв’язок інтегрального рівняння Стреттона - Чу використано для опису дифракції та розсіювання радіохвиль. Розподіл у просторі натуральних джерел випромінювання (світових гроз) базується на оптичних спостереженнях штучного супутника «Оптичний імпульсний детектор». Розрахунки показали, що поблизу четвертого максимуму шуманівского резонансу в енергетичних спектрах усіх компонент поля виникають різкі зміни, подібні до тих, що спостерігались експериментально. Розглянуто властивості модельних аномалій, що пов’язані з сейсмічною активністю.

We model an effect of the ionosphere non-uniformity centered above the earthquake at Taiwan on the Schumann resonance records in Japan. The changes in the resonance spectra arise from the interference of the direct radio wave with the one reflected from the ionosphere modification above the earthquake. The disturbance model is used and it was described in the first part of this work. Solution of the Stratton-Chu integral equation is used for describing the wave diffraction and scattering. Observations of the Optical Transient Detector (OTD) satellite are used for modeling the spatial distribution of global thunderstorms. Computations showed that abrupt changes occur in the spectra of all field components resembling the observational results. The features of seismogenic anomalies are discussed.

Интерес к явлению шумановских резонансов объясняется тем, что это один из немногих инструментов, с помощью которых можно исследовать свойства нижней ионосферы, измерение которых прямыми методами крайне затруднено (спутники летают выше, а метеозонды - ниже). Само явление обязано наличию в диапазоне сверхнизких частот кругосветных электромагнитных волн, вызванных мировой грозовой активностью. При решении обратных задач крайне важно иметь максимально адекватную математическую модель явления, меняя параметры которой добиваются наилучшего совпадения теории с экспериментом. Изложены строгие методы расчета полей диапазона сверхнизких частот в модели регулярного волновода "Земля - изотропная ионосфера", а также электрической и магнитной компонент мощности шума.

Розглянуто процедури розрахунку висотно-часових залежностей статистичних характеристик сигналу, отриманого методом некогерентного розсіяння радіохвиль від іоносфери. Подано методики та алгоритми обчислювальних перетворень, які пов'язані з одержанням та аналізом його автокореляційних функцій та спектрів.

Досліджено застосування штучних іонізованих неоднорідностей у іоносферному зв'язку. Проаналізовано діапазон 1,5 - 30 МГц, який використовується у військових системах короткохвильового радіо та іоносферного зв'язку. Запропоновано новий спосіб іоносферного зв'язку, у якому існуючі недоліки іоносферного зв'язку значною мірою усунуті. Описано явище штучної іонізованої неоднорідності у середовищі з великомасштабними штучними неоднорідностями діелектричної проникності. Наведено схему утворення зони покриття від штучної іонізованої неоднорідності. Відзначено перспективні шляхи розвитку радіорозвідки, радіоелектронного подавлення, локації та зв'язку, засновані на процесі нелінійної взаємодії потужного електромагнітного випромінювання діапазону УКХ з іоносферою Землі. Нелінійна взаємодія полів в іоносфері виникає за умови, що величина електромагнітного поля, що падає, перевищує рівень природного поля іоносферної плазми, обумовленого тепловим рухом заряджених частинок. Це відбувається при потужності УКХ рівня кількох десятків - сотень кВт. Виникнення штучної іонізованої неоднорідності під впливом поля потужної радіохвилі відноситься до розряду істотно нелінійних іоносферних ефектів, при яких енергія електромагнітної хвилі внаслідок наявності зіткнень між електронами, іонами та нейтральними молекулами переходить в енергію руху цих частинок. При збільшенні потужності падаючої електромагнітної хвилі відбувається якісний стрибок у структурі штучної іонізованої неоднорідності. Утворюється нестаціонарна неоднорідна структура, що складається з витягнутих уздовж геомагнітного поля неоднорідностей із різними поперечними розмірами. Поперечні розміри великомасштабних неоднорідностей лежать у межах від 50 - 100 м до 1 - 10 км. Поздовжні розміри перевищують поперечні у десятки разів. Дрібномасштабні неоднорідності мають поперечні розміри менше довжини падучої хвилі і становлять 1 - 30 м. Поздовжні розміри цих неоднорідностей перевищують поперечні в сотні - тисячі разів. Особливістю дрібномасштабних штучних іонізованих неоднорідностей є їх здатність інтенсивно розсіювати УКХ. Оскільки висота штучної іонізованої неоднорідності може досягати ~ 200 км і вище над поверхнею Землі, можна використовувати штучні іонізовані неоднорідності для далекого загоризонтного зв'язку. Сигнали, розсіяні на штучній іонізованій неоднорідності, можуть бути прийняті на поверхні Землі тільки тими приймачами, які розташовані в межах витягнутої магнітноширотному напрямку області. Довжина та ширина зони на поверхні Землі залежать від геомагнітних, радіофізичних та інших факторів. Проведено розрахунок рівня випромінюваної потужності джерела, у якому утворюється штучна іонізована неоднорідність. Визначено випромінювану потужність джерела, за якої починає відігравати роль нелінійний іоносферний ефект.

Увагу присвячено розв’язанню актуальної задачі, пов’язаної з дослідженням впливу потужного радіовипромінювання та великих космічних сил на атмосферно-іоносферні радіоканали. Обґрунтовано задачі, які дозволили досягти сформульованої мети дослідження: математичне моделювання низки фізичних процесів в атмосферно-іоносферному радіоканалі, викликаних впливом на середовище польотом і вибуху Челябінського метеороїда та потужного радіовипромінювання наземної радіосистеми середньо-, високо, та ультрависокочастотного діапазонів. Вперше детально змодельоване амплітудне самодіяння потужних радіохвиль, для денних та нічних умов. Проаналізовано частотну залежність множника самодіяння та відносних збурень температури та концентрації електронів. Окремо досліджено умови створення штучних плазмових утворень на висотах 30 – 80 км. З використанням рівнянь метеорної фізики та за допомогою числових методів вперше розв’язано обернену задачу: знаходження висотних і часових залежностей основних параметрів унікального Челябінського метеороїда зі спостережень траєкторних даних. Розраховано висотно-часові залежності маси, площі міделю, інтенсивності випромінювання, температури поверхні випромінювання, оцінено коефіцієнти динамічного опору й абляції, а також питому енергію абляції. За допомогою GPS-супутників вперше визначено основні параметри хвильових збурень, згенерованих прольотом та вибухом Челябінського метеороїда.