电离层拍波调制加热激励ELF/VLF波机理及其传播特性研究
发布时间：2021-02-17 19:11
大功率ELF/VLF调制的高频无线电波能够有效地扰动电离层,形成等效的虚拟偶极子源,并辐射出能够向下传播进入地-电离层波导的ELF/VLF信号。本文基于电离层加热相关理论,建立电离层不同区域的加热模型,分析加热激励ELF/VLF波的机理,研究了ELF/VLF波在电离层和地-电离层波导中的传播,并计算了其在海面上被接收到的磁场幅值。论文主要工作如下:1、简要介绍了电离层中相关参数,并给出国际上常用的电离层参考模型IRI-2012及大气模型MSIS90。利用这两个模型分析了不同纬度和不同时间电离层中电子密度、离子密度、中性粒子密度以及电导率随高度的变化情况。2、以欧姆加热理论为基础,介绍了低电离层加热模型。选取了Troms?和Arecibo两个加热地点进行仿真计算,前者处于高纬地区而后者对应低纬地区。结果表明,当连续波注入时电子温度的饱和时间远大于电子密度的饱和时间;由于不同时间段初始时刻的电子温度和电子密度不同,最终达到稳态时两者的值也不相同。3、在高纬地区和低纬地区低电离层的自然电场分别默认为25mV/m和5mV/m的情况下,计算了方波调制加热时Hall电导率和Pedersen电导率以...
【文章来源】：西安电子科技大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：104 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
符号对照表
缩略语对照表
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 电离层加热实验及理论研究概况
1.2.2 电离层加热激励ELF/VLF波效率研究
1.2.3 ELF/VLF波在地-电离层波导中的传播
1.3 本文内容安排
第二章 电离层基本参量及加热理论分析
2.1 电离层的分层结构
2.2 电离层参考模型和大气模型
2.2.1 不同季节及纬度中性粒子高度剖面
2.2.2 不同季节及纬度电子密度高度剖面
2.3 电离层电导率张量
2.4 ELF/VLF虚拟天线形成原理
2.5 本章小结
第三章 不同季节及调制方式下低电离层加热对比
3.1 低电离层自洽加热模型
3.2 连续波加热电子温度、密度及电导率的变化
3.3 不同纬度及季节电离层加热对比
3.3.1 高纬地区不同季节电离层加热对比
3.3.2 不同纬度夏季电离层加热对比
3.4 方波调制和拍波调制加热
3.4.1 方波调制加热
3.4.2 方波调制加热等效电流振子的高度分布
3.4.3 拍波调制加热
3.5 拍波调制加热和方波调制加热的比较
3.6 本章小结
第四章 高电离层加热模型及拍波加热数值模拟
4.1 高电离层加热理论
4.1.1 高电离层对HF波能量的吸收
4.1.2 高电离层加热的一维模型
4.2 高电离层加热数值求解
4.2.1 边界条件
4.2.2 反射高度的计算
4.2.3 数值计算结果分析
4.3 高电离层拍波加热理论分析
4.3.1 圆极化HF波加热
4.3.2 电磁波垂直入射的WKB解
4.4 高电离层拍波加热数值仿真
4.5 本章小结
第五章 ELF/VLF等效偶极子源在海面产生的场
5.1 电离层的T矩阵分析
5.1.1 特征值随地磁纬度的变化
5.1.2 特征值随入射波频率的变化
5.1.3 特征值随空间波数的变化
5.2 电磁场的二维傅里叶变换
5.2.1 无源层中电磁场的求解
5.2.2 有源层中电磁场的求解
5.2.3 地-电离层波导中电磁场的求解
5.3 准纵近似下海面磁场表达式
5.4 数值结果及讨论
5.4.1 低电离层调制加热在海面的场
5.4.2 高电离层拍波加热在海面的场
5.5 本章小结
第六章 总结与展望
参考文献
致谢
作者简介
【参考文献】：
期刊论文
[1]电离层人工调制激发的下行ELF/VLF波辐射[J]. 常珊珊,赵正予,汪枫. 地球物理学报. 2011(10)
[2]低纬地区电离层电流的人工调制数值模拟[J]. 汪枫,赵正予,张援农. 地球物理学报. 2009(04)
[3]加热电离层生成不均匀体的理论及模拟研究[J]. 魏寒颖,赵正予,倪彬彬. 电波科学学报. 2006(01)
[4]有限元法2.5维CSAMT数值模拟[J]. 底青云,Martyn Unsworth,王妙月. 地球物理学进展. 2004(02)
[5]大功率高频无线电波加热电离层[J]. 黄文耿,古士芬,龚建村. 电波科学学报. 2004(03)
[6]大功率无线电波对高电离层的加热[J]. 黄文耿,古士芬. 空间科学学报. 2003(05)
[7]大功率无线电波与低电离层的相互作用[J]. 黄文耿,古士芬. 空间科学学报. 2003(03)
[8]非均匀电离层中VLF辐射源在海面上产生的场[J]. 李凯,潘威炎,苗永瑞. 电波科学学报. 1998(03)
[9]星载的VLF发射环天线在海面上产生的场[J]. 李凯,潘威炎,苗永瑞. 电波科学学报. 1998(01)
[10]甚低频电磁波变态低电离层的数值模拟[J]. 刘立波,吴向阳,涂剑南,保宗悌. 空间科学学报. 1997(02)
博士论文
[1]太阳辐射对热层和电离层变化性的影响[D]. 郭建鹏.中国科学院研究生院（地质与地球物理研究所） 2008
[2]强电磁场对电离层改变的计算机数值模拟研究[D]. 黄文耿.中国科学院研究生院（空间科学与应用研究中心） 2003
[3]沿涂敷介质层的导电基底传播的表面波与侧面波[D]. 张红旗.中国科学院陕西天文台 2001
硕士论文
[1]东亚—澳大利亚扇区电离层扰动特征的初步分析[D]. 占亮.中国科学院研究生院（武汉物理与数学研究所） 2007
本文编号：3038400
【文章来源】：西安电子科技大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：104 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
符号对照表
缩略语对照表
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 电离层加热实验及理论研究概况
1.2.2 电离层加热激励ELF/VLF波效率研究
1.2.3 ELF/VLF波在地-电离层波导中的传播
1.3 本文内容安排
第二章 电离层基本参量及加热理论分析
2.1 电离层的分层结构
2.2 电离层参考模型和大气模型
2.2.1 不同季节及纬度中性粒子高度剖面
2.2.2 不同季节及纬度电子密度高度剖面
2.3 电离层电导率张量
2.4 ELF/VLF虚拟天线形成原理
2.5 本章小结
第三章 不同季节及调制方式下低电离层加热对比
3.1 低电离层自洽加热模型
3.2 连续波加热电子温度、密度及电导率的变化
3.3 不同纬度及季节电离层加热对比
3.3.1 高纬地区不同季节电离层加热对比
3.3.2 不同纬度夏季电离层加热对比
3.4 方波调制和拍波调制加热
3.4.1 方波调制加热
3.4.2 方波调制加热等效电流振子的高度分布
3.4.3 拍波调制加热
3.5 拍波调制加热和方波调制加热的比较
3.6 本章小结
第四章 高电离层加热模型及拍波加热数值模拟
4.1 高电离层加热理论
4.1.1 高电离层对HF波能量的吸收
4.1.2 高电离层加热的一维模型
4.2 高电离层加热数值求解
4.2.1 边界条件
4.2.2 反射高度的计算
4.2.3 数值计算结果分析
4.3 高电离层拍波加热理论分析
4.3.1 圆极化HF波加热
4.3.2 电磁波垂直入射的WKB解
4.4 高电离层拍波加热数值仿真
4.5 本章小结
第五章 ELF/VLF等效偶极子源在海面产生的场
5.1 电离层的T矩阵分析
5.1.1 特征值随地磁纬度的变化
5.1.2 特征值随入射波频率的变化
5.1.3 特征值随空间波数的变化
5.2 电磁场的二维傅里叶变换
5.2.1 无源层中电磁场的求解
5.2.2 有源层中电磁场的求解
5.2.3 地-电离层波导中电磁场的求解
5.3 准纵近似下海面磁场表达式
5.4 数值结果及讨论
5.4.1 低电离层调制加热在海面的场
5.4.2 高电离层拍波加热在海面的场
5.5 本章小结
第六章 总结与展望
参考文献
致谢
作者简介
【参考文献】：
期刊论文
[1]电离层人工调制激发的下行ELF/VLF波辐射[J]. 常珊珊,赵正予,汪枫. 地球物理学报. 2011(10)
[2]低纬地区电离层电流的人工调制数值模拟[J]. 汪枫,赵正予,张援农. 地球物理学报. 2009(04)
[3]加热电离层生成不均匀体的理论及模拟研究[J]. 魏寒颖,赵正予,倪彬彬. 电波科学学报. 2006(01)
[4]有限元法2.5维CSAMT数值模拟[J]. 底青云,Martyn Unsworth,王妙月. 地球物理学进展. 2004(02)
[5]大功率高频无线电波加热电离层[J]. 黄文耿,古士芬,龚建村. 电波科学学报. 2004(03)
[6]大功率无线电波对高电离层的加热[J]. 黄文耿,古士芬. 空间科学学报. 2003(05)
[7]大功率无线电波与低电离层的相互作用[J]. 黄文耿,古士芬. 空间科学学报. 2003(03)
[8]非均匀电离层中VLF辐射源在海面上产生的场[J]. 李凯,潘威炎,苗永瑞. 电波科学学报. 1998(03)
[9]星载的VLF发射环天线在海面上产生的场[J]. 李凯,潘威炎,苗永瑞. 电波科学学报. 1998(01)
[10]甚低频电磁波变态低电离层的数值模拟[J]. 刘立波,吴向阳,涂剑南,保宗悌. 空间科学学报. 1997(02)
博士论文
[1]太阳辐射对热层和电离层变化性的影响[D]. 郭建鹏.中国科学院研究生院（地质与地球物理研究所） 2008
[2]强电磁场对电离层改变的计算机数值模拟研究[D]. 黄文耿.中国科学院研究生院（空间科学与应用研究中心） 2003
[3]沿涂敷介质层的导电基底传播的表面波与侧面波[D]. 张红旗.中国科学院陕西天文台 2001
硕士论文
[1]东亚—澳大利亚扇区电离层扰动特征的初步分析[D]. 占亮.中国科学院研究生院（武汉物理与数学研究所） 2007
本文编号：3038400
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianzigongchenglunwen/3038400.html
