电离层Es层模拟及电波传播研究

摘要

Es层短波通信具有通信设备轻便,通信质量好的优点,利用它的远距离通信,可以反射较高频段的电磁波,目前越来越引起科学家的重视。
　　本文首先介绍 Es层形成的物理机制,系统的研究了西安地区 Es层的形成规律,总结了西安地区 Es层产生的主要特点,统计分析了西安地区 Es层的出现概率与太阳活动的相关性,从已有的风剪切理论和连续性方程出发,考虑电子密度产生率与复合率以及双极扩散项的影响,并对Es层电子密度分布进行了模拟仿真研究。
　　其次,基于Shkarofsky谱,采用蒙特卡洛方法对电离层Es层电子密度起伏量进行了模拟仿真,分析 Shkarofsky谱方程中、谱指数、内尺度、外尺度、方差起伏等因素对Es层电子密度起伏的影响。
　　再次,采用随机介质中的波传播理论及相位屏理论研究空地链路信号穿过 Es层的平均到达时间,讨论了Es层不同p指数、内尺度、外尺度、起伏方差的影响,研究结果表明,影响平均到达时间的主要因素为群时延,并且平均到达时间随带宽的增大而增大,随入射波的频率增大而减小,随外尺度的增大而增大,随内尺度的增大而减小,随方差起伏的增大而增大,随p指数的增大而减小。
　　最后,研究了无线电信号经电离层Es层反射后的时延功率谱密度和多谱勒功率谱密度。研究结果表明其分布与谱的具体形式无关,而仅仅与谱的一阶矩,二阶矩有关。
　　综上所述,本文通过对Es层物理机理的数值仿真,理论研究了Es层电子密度分布的特点和形成过程并分析了电磁信号通过之后的时间特性,本文分析的方法和结论对Es层通信分析具有一定参考价值。

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第一章 绪论

1.1研究背景及意义

1.2 国内外研究动态

1.3论文安排及主要内容

第二章 中纬电离层突发E层简介

2.1电离层常规E层概述

2.2 电离层突发E层

2.3理论解释

第三章 中纬Es层模拟研究

3.1 离子产生率与复合率以及双极扩散项的研究

3.2 Es形成过程模拟及仿真

3.3 Es层电子密度起伏仿真研究

3.4本章小结

第四章 Es层中的电波传播时间特性探究

4.1 电离层Es层的电参数表示

4.2连续随机介质的波传播理论

4.3电离层Es层电磁脉冲传播时间特性

4.4本章小结

第五章 高频Es层信道中多径时延与多谱勒频移分布

5.1多径时延与多谱勒谱的理论推导

5.2 q的概率密度分布

5.3时延概率密度与时延功率谱模拟

5.4 本章小结

第六章 结束语

致谢

参考文献

攻读硕士期间参加科研项目与发表论文情况