超低频极低频波在地—各向异性电离层波导中的传播机理研究

近年来,由于对浅层地震、地质地层探测及其对潜艇导航与通信技术的深入研究,都需要进一步了解超低频极低频(SLF-ELF)频段的电波传播特性,对极低频这一频段的深入学习,同时对极低频段的电波传播特性进行深入研究就有重大的意义。本文对极低频电磁波技术的相应传播理论进行了讨论。先简单地复述了前人的工作,在大地和电离层均为理想的各向同性条件下,给出了垂直电偶极子、垂直磁偶极子和水平电偶极子产生的电磁波场的表达式的推导过程。由于超低频极低频(SLF-ELF)波段的电磁波频率非常的低,在地球磁场影响下电离层对SLF-ELF波会体现出明显的各向异性的特征。文章中对电离层各向异性特性做进一步的理论分析,阐述了地球磁场影响下的电离层的反射特性和阻抗矩阵。本文的创新处在于将原有简单的地-各向同性电离层波导模型改进为受地球磁场影响下的地-各向异性电离层模型。在这样的非理想条件下又导出了垂直磁偶极子的各个分量的解析表达式,然后类似方法推导出垂直电偶极子的表达式,再利用互易定理又推导出了实际中应用更多的水平电偶极子各个分量的表达式。最后编写程序进行仿真计算,给出了典型条件下的一些算例。