近年來,低頻（LF）、甚低頻（VLF）電磁波被廣泛應用于潛艇通訊、地質勘探、石油開采以及地震預測等多個領域,其中,“地-電離層波導”中的傳播問題成為理論研究的一個熱點。本文結合潘威炎和李凱在2014年所著文獻[1]給出的理論研究成果,根據(jù)所給出的各向異性“地-電離層波導”的傳播表達式,對LF/VLF電磁波各參量進行了計算,并針對LF電磁波的時域特性和VLF波在各向異性“地-電離層波導”中的多模干涉現(xiàn)象等應用問題進行了系統(tǒng)研究。現(xiàn)將本文主要的創(chuàng)新性研究成果總結如下:首先,依據(jù)垂直電偶極子激勵下LF電磁波在“地-電離層波導”中的研究方法,利用復變函數(shù)相關知識推導出了磁偶極子和水平電偶極子激勵下的電磁場解析表達式。在此基礎上,本文給出了水平電偶極子激勵下天波傳播的近似表達式。其次,對于垂直和水平電偶極子激勵下天波傳播的頻域響應和時域響應分別進行了求解,結果表明,水平電偶極子激勵下的天波傳播特性與輻射情況受傳播距離和發(fā)射高度等因素的影響。最后,對“地-電離層波導”中VLF電磁波傳播特性進行了數(shù)值計算。給出了VLF電磁波的相速度和衰減率的計算公式,模擬了在白天和夜間條件下,VLF電磁波在“地-電... 

【文章來源】：浙江大學浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：75 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖３．１天波傳播模型??

３．３數(shù)值結果??３．３．１發(fā)射源在地表??為了說明水平電偶極子激發(fā)的場分量的一般公式，圖３．２給出了?／?＝?２０〇ｇ和??／?＝?３〇Ｍ／＆時夏季白天的電場，電離層參數(shù)為：電離層等效高度為＝?電子密度為??ｉＶ?＝?１０９ｍ＿３，電子碰撞頻率為ｖ＝?１０７，１，地面的相對介電常數(shù)為￣＝８〇，電導率為，??發(fā)射源和接收點的高度分別為ｈ。??由圖３．２所示可以看出，當接收點和輻射源均置于地球表面上時，地波會隨著傳播距??離的增大不斷衰減，但是對于每一跳天波而言，表現(xiàn)出來的傳播規(guī)律與地波的不一樣，它??們會在一定的傳播距離之后出現(xiàn)一個最值，圖中所示為一跳天波出現(xiàn)一個最大值，二跳天??波出現(xiàn)一個最小值。??最大值：－１４５．９ｄＢ??ｊ，?ｆ＝?２００?ＫＨｚ??＿１５〇?－?？?——＾丨、？（?ｚｓ＝０ｋｍ??ｔ?Ｉ?Ｉ?？＿??Ｖ?、、、??一?１６０?－?＾一跳天波工作區(qū)?、??＿?丨?、、??Ｉ?！?＾?＾??ｐｇ?－１７０?－?，?ｊ???ｉ?■：??＾?－１８０丨二跳天波工作區(qū)丨??－１９０?－???－??Ｖ：?——地波??－２００?－?Ｖ?－?＊＊?－?一跳天波－??｜?＞?？???二Ｍ天波??最小值：－１９８．９ｄＢ??一助入氣＜??＿２ｉ〇?Ｉ?１?１?１?１?１?１?１?１???２００?３００?４００?５００?６００?７００?８００?９００?１０００??Ｐ?（ｋｍ）??圖３．２水平電偶極子產生的電場幅度?＜?隨傳播距離ｐ的變化圖

考慮傳播路徑的改變。??（１）對于第一跳天波，從輻射源Ｔ先經(jīng)過反射到達Ｐ再到達接收點Ｒ，路徑為ＴＺＦ和??如圖３．４（ａ）。這可以等效為源Ｂ位于地面上的的鏡像點Ｂ處，地球的等效半徑為｜ＯＣ｜，如??圖３．４（ｂ）。地球｜等效半徑｜〇ｑ？ｆｌ，等效角距離為０，則傳播路徑可近似為圖３．４（ｂ）中所示??路徑，由三角形和相似可得??ｈ?＿?ｐ－ａ６ｘ??ｈ?＋?ｄ?（＾ａ－ｄ）＾ｐ?／?ａ?＋?０＾?（３．７）??２２??

【參考文獻】：
期刊論文
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[3]與地震有關的電離層擾動的甚低頻/低頻無線電探測[J]. M.Hayakawa,馬君釗.  世界地震譯叢. 2009(02)
[4]甚低頻對潛通信信號場強預測[J]. 李光明,溫東.  電訊技術. 2008(02)
[5]垂直電偶極子在地-電離層波導中場的球級數(shù)解[J]. 王元新,樊文生,潘威炎,張紅旗.  電波科學學報. 2007(02)
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[7]衛(wèi)星上的VLF發(fā)射裝置在海面上產生的場[J]. 潘威炎.  空間科學學報. 1996(01)



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