地下超低頻極低頻水平電偶極子在各向異性地-電離層波導(dǎo)中產(chǎn)生的電磁場.pdf

1、通常頻率在3Hz~30Hz范圍的波稱之為極低頻（Extremely low frequency，ELF）波，當(dāng)頻率范圍在30Hz~300Hz的電磁波稱之為超低頻（Super Low Frequency，SLF）波，這兩者的傳播特性類似，故在研究時可籠統(tǒng)的稱為極低頻波傳播。極低頻波段的電波由于其載頻低、信息容量低、發(fā)射天線架設(shè)難度大、花費成本較高，故在工程上的實施受到很大的限制；但同時極低頻電波也具有很突出的優(yōu)點，它的傳播非常的穩(wěn)定，衰減

2、很小，能夠滲透到海面、地面較深的地方，例如可以利用其能夠在深海中的傳播的特點進行可靠安全的海岸臺對潛艇通信；再比如此頻段的電波可以在損耗很低的情況下，深入到巖層、土壤很深處，可以實現(xiàn)對地下深處的物體和目標(biāo)的探測。地震源所孕育的地震信號發(fā)生的原理目前雖然還不是很清楚，但是由于這些頻段的電波被地層的吸收衰減很小的性質(zhì)，是一種了解地殼活動的觀測手段。本文研究內(nèi)容有助于準(zhǔn)確分析地震前兆地核的磁場規(guī)律，對地震預(yù)測具有十分重要的意義。
　　本

3、文主要研究在ELF\SLF波段，位于地下 rd深度的水平偶極子天線，在地磁場影響下的各向異性地—電離層波導(dǎo)中，產(chǎn)生電磁場的場分量的解析解的具體形式，以及部分?jǐn)?shù)值解的圖形；本文以傳播距離為標(biāo)準(zhǔn)，分別以平面模型和球面模型來研究并計算。在此波段的電磁波波長很長，任何垂直架設(shè)的發(fā)射天線高度與其波長相比都是微不足道的，而且地層屬于高損耗的傳播介質(zhì)，由King、JR Wait等人的研究表明地下的水平電偶極子比垂直電偶極子在地面上層空間激起的場要大的

4、多，所以實際的ELF發(fā)射天線都采用水平架設(shè)天線或者水平淺埋天線的方式，故此種架設(shè)方法在求解電磁場解析解時可近似為水平電偶極子的輻射場的研究。由于地磁影響下的電離層各向異性，并且超低頻極低頻的頻率范圍很低，此頻段的電波反射特性會變得十分復(fù)雜，本文對電離層各向異性的情況下的電離層反射系數(shù)進行了深入分析。并且在此情況下，電離層在反射的過程中不可能只產(chǎn)生一種極化波的形式，故在地-電離層波導(dǎo)中電磁波的形式必然是TE波和TM波的耦合，根據(jù)這種耦合方

5、式，本文使用分離變量法對波導(dǎo)中的場分量做了詳細的求解。
　　本文首先簡要綜述了極低頻和超低頻波段的電波傳播機理，然后分別在平面模型和球面模型下計算出了位于地下的水平電偶極子在各向異性地-電離層波導(dǎo)中的輻射場。本文的創(chuàng)新點和計算方法的優(yōu)勢有兩點，第一點是在地磁場影響下的各向異性地電離層波導(dǎo)中求出了平面模型下的精確場分量的解析解，本文使用的分離變量法求出的解的形式比現(xiàn)有文獻更加準(zhǔn)確；第二點是輻射源放置于地層、水面下，得出了直至電離層高