文档介绍：文章编号
:1674⁃7070(2013)04⁃0379⁃06
电磁波在电离层的传播特性研究
虞超1 沈国柱1 顾斌1 程国生1

摘要 0 引言
研究了折射率 n 与电子数浓度 N
e
及高度 h 之间的关系并通过数值模拟
, 电磁波在电离层中传播是一个复杂的过程在这个过程中电磁
对电子数浓度的高度剖面和折射率随高. ,
波的传播主要受制于电离层中的自由电子此外中性大气及地磁场
度的变化规律进行了分析. 将模拟和实, ,
际观测出的频高图进行对比发现在高也会对电磁波传播产生影响[1] 电离层对于高频电磁波传播的影响
, .
电离层模拟值与实际值较相近在低电
, 主要体现在自由电子对传播的折射作用上地磁场与非线性衰减对
离层则由于非线性关系及 E 层存在的,
s 其传播产生的影响很小[1⁃9] 本文在不考虑地磁场影响忽略电磁波
效应模拟值与实际值有较大的误差. ,
, .
关键词传播时的非线性效应将电磁波看作平面波的情况下研究了电磁波
, ,
电磁波电离层折射率电子数浓在电离层中的折射率与电子数浓度及高度的关系
; ; ;
度数值模拟.
;
1 电磁波电离层折射理论
中图分类号
TN011
文献标志码电离层由离子电子和中性粒子组成具有等离子体特性当电
A 、, .
磁波在电离层中传播时电子和离子都受到电磁场的作用本文忽略
, .
了离子的运动和地磁场的作用及高功率电磁波传播过程中引起的非
线性效应将电离层某一高度传播的电磁波视为单色平面波
, .
电离层中电子在电磁波作用下的运动方程可表示为[3]
2 z
m d = eE
t2 , (1)
d
其中 m 为电子的质量 e 为电子的电荷 z 为电子位移 E 为电磁波的
, , , ,
电场强度
: i kr-ωt
E = E ( )
0 e , (2)
式中 E 为电磁波的初始电场强度ω为电磁波角频率.
(2) , 0 ,
⁃
由式可推得等离子体角频率ω为[3 7]
(1)、(2) p
N e2
ω= e
p ε m , (3)
0
其中 N 为电子数浓度ε为自由空间的介电常数.
e , 0
根据电子运动方程可以得到电离层的相对介电常数ε的表
r
收稿日期
2011⁃11⁃15 达式[2]
资助项目国家自然科学基金:
(11105075)
作者简介 N e2
ε= - e
虞超男硕士生主要研究电磁波与粒子 r 2 2
, , , 1 ε m ν+ ω, (4)
的应用 0 ( )
. yuchao0417@ yahoo. com. cn
沈国柱通信作者男博士副教授研其中ν为碰撞频率表示单位时间内中性粒子的平均碰撞次数将式
( ), , , , , , ,
究领域为材料学代入式得
. 001907@ nuist. edu. cn (3) (4) :
ω2
南京信息工程大学物理与光电工程学院
1 , ε= - p .
南京 r 1 ω2 + ν2 (5)
,210044
江苏省地质测绘院信息工