位于地下的超低频/极低频水平电偶极子在均匀各向同性地—电离层波导中的电磁场

【摘要】：超低频/极低频频段电磁波的特点是传播特性比较稳定,衰减比较小,穿透能力比较强。利用超低频/极低频波能够渗透到海水中很深的地方,可以在深水中接受到信号的特性,可以将它应用于对潜潜艇通信,从而提高了潜艇的安全性,并且能够确保对潜通信的顺利进行,同时它还可以指挥位于水面下的其它设备和装置。超低频/极低频波也能够比较深的渗入到岩石、土壤等物体中,而衰减率却比较小,从而可以用来指挥大面积范围内位于深处的掩体等。此频段的电磁波在地—电离层中传播时可以将信号传送很远的距离,甚至于全球,所以它非常适用于远距离通信。由于它不容易受电离层扰动的干扰,即便是核爆炸,它也不会受到严重的干扰,所以在未来战争极端恶劣的环境条件下,超低频/极低频波可以成为大面积应急指挥控制通信的一种重要手段。同时它还可以用来预测地震,地质勘测等诸多方面,所以进一步深入研究此频段电磁波的传播特性具有非常重要的意义。 本论文主要研究在超低频/极低频频段,水平电偶极子在地-电离层波导中产生的电磁场的情况。具体分析位于地上的垂直电偶极子分别在地上和地下产生的电磁场以及位于地上的垂直磁偶极子分别在地上和地下产生的电磁场,同时再从这些相同的方面考虑水平电偶极子的情况。本论文的重点在于利用已经得到的垂直电偶极子和垂直磁偶极子在地-电离层波导中产生的电磁场和互易定理来讨论位于地下的水平电偶极子在地上、地下以及电离层中产生的电磁场。 论文中首先介绍了由于处在超低频/极低频频段,电离层和地面对于此频段的电磁波都有较好的反射特性,此时的电磁波是在地-电离层波导中传播的,所以必须考虑电离层的存在。这里为了方便研究,可以将电离层理想化为具有明显的边界的电离层,即具有特定的电离层表面阻抗,同时地面也具有特定的表面阻抗作为另一个反射壁。我们把地-电离层波导中的电离层和地面理想化为具有相同圆心的球面。电磁波在地-电离层波导中传播时是被地面和电离层这两个反射壁多次反射引导着向前传播的。本论文中只考虑地-电离层波导是各向同性的情况。在这样的地—电离层波导中,推导出位于地上的垂直电偶极子和垂直磁偶极子在地面上和地面下分别产生的电磁场,同时应用互易定理求出在地-电离层波导中,位于地下的水平电偶极子分别在地上、地下以及电离层中产生的电磁场。最后对得到的水平电偶极子在地—电离层波导中产生的电磁场从地下和电离层中两个方面分别进行了讨论和比较。