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文檔簡介
1、甚低頻(VLF)電磁波是地球-電離層波導中傳播的電磁波,其傳播衰減小,穿透性強,在遠距離通信、全球雷電分布和空間天氣事件監(jiān)測等方面被廣泛應用。VLF電磁波受電離層參數(shù)變化的影響,傳播特性呈現(xiàn)出日變化、季節(jié)變化等變化。為了系統(tǒng)研究 VLF電磁波在波導中的傳播特性隨電離層參數(shù)的變化,以及電磁波在電離層各向異性介質(zhì)中的傳播屬性,論文建立了VLF在波導中基于FDTD(Finite Difference Time Domain Method)的傳
2、播模型,并進行了一系列仿真分析。
首先建立VLF電磁波在地-電離層波導中的傳輸模型,引入電離層電導率模型,推導了VLF電磁波在各向異性介質(zhì)中的電流密度方程和麥克斯韋方程的迭代式。論文針對H-J法和E-J法進行了仿真比對,仿真結果表明H-J法簡單,但仿真時間長;E-J法復雜,占內(nèi)存多,但仿真時間短,更適用于實際仿真應用。
其次,論文針對冬季/夏季,白天/夜間等不同類型電導率模型分析了VLF電磁波的日變化和季節(jié)變化以及頻
3、率特性。仿真結果表明白天時,冬季電場強度略低于夏季電場強度,曲線相比于夏季更為平緩;夜間夏季和冬季的電離層參數(shù)相同。白天電場強度明顯低于夜間,說明電離層參數(shù)對電磁波的傳輸特性產(chǎn)生明顯影響,這與D層電離層在夜間消失相一致。在不同的距離,直達波與波跳干涉效應引起的信號衰減不同,電離層高度的變化引起場強度曲線極小值(波節(jié)點)和極大值(波腹點)距源點的距離發(fā)生了明顯變化。不同頻率的電磁波干涉效應不同,5kHz電磁波隨距離傳播過程中干涉效應不明顯
4、,強度隨距離變化曲線較為平緩。晨昏線位置對場強影響較大。
另外,論文針對VLF電磁波極化特性、強度特性等參數(shù)特性隨高度的變化進行了分析。仿真結果表明,在80-110km高度上,垂直和水平電場強度隨高度出現(xiàn)快速衰減,隨后小幅減小。曲線中兩個峰值間距離大約等于信號波長。隨著高度增加,電場的極化平面出現(xiàn)旋轉,和電磁波在磁化各向異性介質(zhì)中的傳輸特性相吻合。在不同高度的極化平面上,極化橢圓的軸比隨高度逐漸增大,信號由線極化波變?yōu)闄E圓極化
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