高緯地區(qū)電離層加熱激勵elfvlf傳播特性

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1、高緯地區(qū)電離層加熱激勵ELF/VLF傳播特性作者姓名李斐導(dǎo)師姓名、職稱吳振森教授一級學(xué)科物理學(xué)二級學(xué)科無線電物理申請學(xué)位類別理學(xué)碩士提交學(xué)位論文日期2014年12月學(xué)校代碼10701學(xué)號1207122491分類TN82號TN011密級公開西安電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文高緯地區(qū)電離層加熱激勵ELF/VLF傳播特性作者姓名：李斐一級學(xué)科：物理學(xué)二級學(xué)科：無線電物理學(xué)位類別：理學(xué)碩士指導(dǎo)教師姓名、職稱：吳振森教授提交日期：2014年12月AStudyonELF/VLFWavePropagationEstimatedinHighAlti

2、tudeAreaIonosphericHeatingExperimentsAthesissubmittedtoXIDIANUNIVERSITYinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofMasterinPhysicsByLIFeiSupervisor:Prof.WUZhensenDec.2014西安電子科技大學(xué)學(xué)位論文獨(dú)創(chuàng)性（或創(chuàng)新性）聲明秉承學(xué)校嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)風(fēng)和優(yōu)良的科學(xué)道德，本人聲明所呈交的論文是我個人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。盡我所知，除了文中特別加

3、以標(biāo)注和致謝中所羅列的內(nèi)容以外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果；也不包含為獲得西安電子科技大學(xué)或其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過的材料。與我一同工作的同志對本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說明并表示了謝意。學(xué)位論文若有不實之處，本人承擔(dān)一切法律責(zé)任。本人簽名：日期：西安電子科技大學(xué)關(guān)于論文使用授權(quán)的說明本人完全了解西安電子科技大學(xué)有關(guān)保留和使用學(xué)位論文的規(guī)定，即：研究生在校攻讀學(xué)位期間論文工作的知識產(chǎn)權(quán)單位屬于西安電子科技大學(xué)。學(xué)校有權(quán)保留送交論文的復(fù)印件，允許查閱、借閱論文；學(xué)?？梢怨颊撐牡娜炕虿?/p>

4、分內(nèi)容，允許采用影印、縮印或其它復(fù)制手段保存論文。同時本人保證，獲得學(xué)位后結(jié)合學(xué)位論文研究成果撰寫的文章，署名單位為西安電子科技大學(xué)。保密的學(xué)位論文在年解密后適用本授權(quán)書。本人簽名：導(dǎo)師簽名：日期：日期：摘要摘要隨著雷達(dá)硬件設(shè)施、機(jī)理研究和數(shù)據(jù)分析技術(shù)的改進(jìn)提高，許多電離層加熱效應(yīng)被相繼發(fā)現(xiàn)。調(diào)制加熱低電離層激勵的極低頻/甚低頻波（ELF/VLF）輻射，體積小，機(jī)動靈活，可以實現(xiàn)遠(yuǎn)距離通信，并對深海潛艇通訊等方面有重要應(yīng)用。本文從電離層加熱的基本理論出發(fā)，系統(tǒng)地研究了高緯度地區(qū)電離層加熱激勵出的ELF/VLF波在地-電離層波導(dǎo)

5、中的傳播理論。主要研究結(jié)果如下：1.給出了地磁場影響下的電離層電導(dǎo)率張量形式，研究了隨高度變化的電子濃度、碰撞頻率以及電導(dǎo)率張量的各分量分布情況。闡述了低電離層加熱中起到主要作用的歐姆加熱理論。在此基礎(chǔ)上，重點研究了2011年11月我國在挪威Troms?進(jìn)行的電離層加熱實驗中非相干散射雷達(dá)觀測到的數(shù)據(jù)，研究了不同加熱模式下不同高度電離層的電子溫度、電子密度等的變化效應(yīng)。計算了加熱時電離層電導(dǎo)率張量的具體變化。研究發(fā)現(xiàn)，加熱期間電子溫度和電子密度在一定高度范圍內(nèi)都產(chǎn)生了明顯的增加；對于低電離層采用X波加熱效果好。2.從電子能量方

6、程出發(fā)，建立低電離層調(diào)制加熱模型，給出了加熱時能量的吸收和損耗經(jīng)驗公式，研究了高緯度地區(qū)電離層加熱時的能量吸收率和損失率的高度分布。介紹了ELF/VLF輻射源的產(chǎn)生機(jī)理，并從理論上分析ELF/VLF天線計算方式。模擬了加熱時電子溫度的時間演化特性以及電離層的電導(dǎo)率張量各分量，以及電導(dǎo)率擾動量的高度時間分布。計算了激勵出來的振蕩電流的大小。分析發(fā)現(xiàn)，電導(dǎo)率產(chǎn)生了周期性擾動，加熱對Pedersen電導(dǎo)率和Hall電導(dǎo)率的作用相反。調(diào)制頻率對Pedersen電導(dǎo)率的影響比對Hall電導(dǎo)率的大。隨著調(diào)制頻率增大，Pedersen電導(dǎo)率

7、呈減小趨勢，而Hall電導(dǎo)率變化不大。3.將高緯度地區(qū)低電離層加熱激勵的源進(jìn)行等效，從麥克斯韋方程組出發(fā)，利用傅里葉變換和反變換，采用準(zhǔn)縱近似方法，結(jié)合邊界條件，計算了電離層中的等效偶極子源接近垂直方向向下傳播的波分量在海面附近的場。海面上接收到-7的輻射強(qiáng)度為10A/m量級。研究了不同調(diào)制頻率下的波傳播效應(yīng)。頻率較低，效果較好。當(dāng)下行波已經(jīng)進(jìn)入空氣后，波在兩個界面之間多次反射，將有若干個最大、最小點。4.采用拋物方程方法（PE）研究不同頻率的電離層加熱激勵的ELF/VLF源在地-電離層波導(dǎo)中傳播的單程傳輸損耗、以及場強(qiáng)的分布

8、等。地-電離層波導(dǎo)高度較高，折射指數(shù)采用分段處理的方式。重點介紹了邊界條件及初始場的情況，以及折射指數(shù)的分段處理，用后向差分離散混合傅里葉變換方法計算了不同頻率下的單程傳輸損耗。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在向遠(yuǎn)處傳播過程中，在地面附近和電離層下邊界附I西安電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文近時損耗較大