本文關(guān)鍵詞：VLF電磁波在地-電離層波導(dǎo)中的傳輸特性研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：甚低頻(VLF)電磁波是地球-電離層波導(dǎo)中傳播的電磁波,其傳播衰減小,穿透性強(qiáng),在遠(yuǎn)距離通信、全球雷電分布和空間天氣事件監(jiān)測(cè)等方面被廣泛應(yīng)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(dǎo)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(dǎo)中基于FDTD(Finite Difference Time Domain Method)的傳播模型,并進(jìn)行了一系列仿真分析。首先建立VLF電磁波在地-電離層波導(dǎo)中的傳輸模型,引入電離層電導(dǎo)率模型,推導(dǎo)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(duì)H-J法和E-J法進(jìn)行了仿真比對(duì),仿真結(jié)果表明H-J法簡(jiǎn)單,但仿真時(shí)間長(zhǎng);E-J法復(fù)雜,占內(nèi)存多,但仿真時(shí)間短,更適用于實(shí)際仿真應(yīng)用。其次,論文針對(duì)冬季/夏季,白天/夜間等不同類型電導(dǎo)率模型分析了VLF電磁波的日變化和季節(jié)變化以及頻率特性。仿真結(jié)果表明白天時(shí),冬季電場(chǎng)強(qiáng)度略低于夏季電場(chǎng)強(qiáng)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(chǎng)強(qiáng)度明顯低于夜間,說(shuō)明電離層參數(shù)對(duì)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(dá)波與波跳干涉效應(yīng)引起的信號(hào)衰減不同,電離層高度的變化引起場(chǎng)強(qiáng)度曲線極小值(波節(jié)點(diǎn))和極大值(波腹點(diǎn))距源點(diǎn)的距離發(fā)生了明顯變化。不同頻率的電磁波干涉效應(yīng)不同,5k Hz電磁波隨距離傳播過(guò)程中干涉效應(yīng)不明顯,強(qiáng)度隨距離變化曲線較為平緩。晨昏線位置對(duì)場(chǎng)強(qiáng)影響較大。另外,論文針對(duì)VLF電磁波極化特性、強(qiáng)度特性等參數(shù)特性隨高度的變化進(jìn)行了分析。仿真結(jié)果表明,在80-110km高度上,垂直和水平電場(chǎng)強(qiáng)度隨高度出現(xiàn)快速衰減,隨后小幅減小。曲線中兩個(gè)峰值間距離大約等于信號(hào)波長(zhǎng)。隨著高度增加,電場(chǎng)的極化平面出現(xiàn)旋轉(zhuǎn),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(hào)由線極化波變?yōu)闄E圓極化波,進(jìn)入D層后軸比減小,說(shuō)明電離層各向異性引起電磁波極化特性改變,這與傳播過(guò)程中水平Φ方向電場(chǎng)的產(chǎn)生相一致。
【關(guān)鍵詞】：VLF電磁波 電離層 FDTD 傳輸特性 頻率特性 極化特性
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：O441.4
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 緒論9-15
• 1.1 課題背景及研究的目的和意義9-10
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-13
• 1.2.1 VLF仿真模型的發(fā)展現(xiàn)狀10-12
• 1.2.2 VLF的觀測(cè)和應(yīng)用發(fā)展現(xiàn)狀12-13
• 1.3 本文的主要研究?jī)?nèi)容13-15
• 第2章 VLF傳輸模型15-32
• 2.1 電離層介質(zhì)15-19
• 2.1.1 電離層的特性15-16
• 2.1.2 電離層的分層結(jié)構(gòu)16-17
• 2.1.3 電離層中電磁波的傳輸17-19
• 2.2 建立VLF的二維FDTD傳輸模型19-29
• 2.2.1 仿真模型19-21
• 2.2.2 不同的差分方法21-22
• 2.2.3 FDTD迭代方程推導(dǎo)22-29
• 2.3 H-J和E-J法對(duì)比29-30
• 2.3.1 迭代方程對(duì)比29
• 2.3.2 仿真結(jié)果對(duì)比29-30
• 2.4 本章小結(jié)30-32
• 第3章 VLF在地-電離層波導(dǎo)中橫向傳輸特性32-47
• 3.1 模型仿真參數(shù)32-36
• 3.1.1 低電離層參數(shù)32-33
• 3.1.2 信號(hào)模型33-36
• 3.1.3 信號(hào)源的添加方式36
• 3.2 單頻帶信號(hào)的傳輸特性36-43
• 3.2.1 不同季節(jié)傳輸特性37-39
• 3.2.2 不同頻率傳輸特性39-41
• 3.2.3 晨昏線效應(yīng)41-43
• 3.3 寬頻帶信號(hào)的傳輸特性43-45
• 3.3.1 寬頻帶信號(hào)源43-44
• 3.3.2 寬頻帶信號(hào)仿真結(jié)果44-45
• 3.4 本章小結(jié)45-47
• 第4章 VLF在地-電離層波導(dǎo)中縱向傳輸特性47-58
• 4.1 電離層參數(shù)47-49
• 4.1.1 IRI參數(shù)模型47-48
• 4.1.2 電離層參數(shù)曲線48-49
• 4.2 VLF的豎直傳輸特性49-52
• 4.2.1 電場(chǎng)的幅度特性49-50
• 4.2.2 能量衰減特性50-52
• 4.3 VLF隨高度的極化特性52-56
• 4.3.1 電磁波的極化52-54
• 4.3.2 極化面的傳輸特性54-56
• 4.4 本章小結(jié)56-58
• 結(jié)論58-60
• 參考文獻(xiàn)60-65
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果65-67
• 致謝67

  本文關(guān)鍵詞：VLF電磁波在地-電離層波導(dǎo)中的傳輸特性研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：457547