无线电波传播 第八讲 2 电离层中的电波传播PPT课件

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再由公式
N e42 e 2 0 m efp 2 1 .2 4 110 0 fp 2 [m 3 ]
计算出Ne随高度的变化值，即得到电离层 的电子浓度剖面。 例：用直接反演法求电子浓度。
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四、顶部电离层探测
1、顶部电离层探测的内容
主要探测电离层峰到卫星（或火箭）探测器之间 的空间的电子浓度分布。
This page reports the real time ionograms recorded in Gibilmanna by the new Advanced Ionospheric Sounder (AIS). The critical frequency foF2 and MUF(3000)F2 are scaled by Autoscala program. The AIS and Autoscala were developped at the INGV. This page is updated every 15 minutes.
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Characteristics
• Each ionospheric layer shows up as an approximately smooth curve, separated from each other by an asymptote at the critical frequency of that layer.
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Ionogram’s characteristics
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例：设电离层中，对于h > h0 的高度处的等离子
体频率为fp2= (h-h0)，
是常数，试计算出电离 层的虚高h‘，真高hr和相 高hp，并比较它们的大 小。
相高 < 真高 < 虚高
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三、垂直电离图分析
1、模型法（比较法）
以抛物模型为例。
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（2）谐振
等离子体谐振 磁回旋谐振
1
f p 2
Nee2
0me
fH
1
2
eB0 me
上混合谐振
fUH RfT fp2fHe2
Radio Wave Propagation
无线电波传播 第八讲
电离层中的电波传播2
垂直传播的几个问题（垂测、电离图分析、顶测）
斜向传播（传输曲线、平面抛物层中的斜传播） 几个概念（哨声、法拉第旋转、电离层闪烁）
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总体概述
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2
§6.3 垂直传播中的几个问题
二、电离层垂直探测
1、探测原理
1) 0 点为反射点 2) 与N, f 等量有关
3) h' 1 c
2
4)h'~ f
3
2、频高图
h'~ f的函数 曲线称为频高图。
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Ionospheric Station of Gibilmanna
Latitude 37.9 N XXXX Longitude 14.0 E Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV)
2、空间分辨率与频率分辨率
• 近地轨道上卫星的水平速度近似为5－10km/s • 脉冲重复频率为30Hz的顶探器，在两脉冲之间时 间间隔内可移动160－330m.
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3、顶部电离层图
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（1）低截止频率与等离子体频率的关系
o波
f p fos
x波
fp fxs(fxsfH)
z波
fp fzs(fzsfH)
• The frequencies at which this occurs are called the critical frequencies. The critical frequency of each layer is scaled from the asymptote, and the virtual height of each layer is scaled from the lowest point on each curve
• The upwardly curving sections at the beginning of each layer are due to the transmitted wave being slowed by, but not reflected from, underlying ionisation which has a plasma frequency close to, but not equal to the transmitted frequency. For frequencies approaching the level of maximum plasma frequency in a layer, the virtual height tends to infinity, because the pulse must travel a finite distance at effectively zero speed.
h(
f
p
)
2
2 0
h'
(
f
p
sin)d
（6-41）
arcsinf fp
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（2）克尔索（Kalso）方法
令 02h'(fpsin)d h'(fpsini) i i i 取 0 到 π/2内的多个间隔时，多项式
有最佳近似。
引入 fi fpsini
得到
1 n
h(fp)n i1 h'(fi)
（6-42）
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2、直接积分法
（1）积分反演表达式
h'(f)
hr 0
'dh(fp)
（6-38）
h'( f ) hr
hr 0
('
1)dh(
f
p
)
hr
Nr 0
'1
dN
dN
dh
（6-39）
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可将 μ’ 的主要特性表示为：
'
M1Ne
Nr
1
2
（6-40）
通常M=1，这时，方程（6-38）是阿贝尔方程， 其解是
Nm Ne Nm
hmYm h2
或
2
Ne Nm
1 hmYm h
N m : 最大电子浓度
h m : 最大电子浓度对应的高度
Y m : 层的半厚度
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由推导的结果可得：
hmh' f0.83f4c
以及
hm
1 2
Ym
h'(0.648 fc )
1 hm 2 Ym h' (0.925 fc ) 即
Y m h '(0 .92 fc) 5 h '(0 .64 fc)8