地球—电离层波导系统中的电磁特性研究

来源 :南京航空航天大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xiaoshuanshuan521521
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
论文针对地球—电离层波导系统内极低频/特低频电磁波产生的谐振电磁现象,即舒曼谐振(Schumann Resonance, SR)电磁现象进行研究。近些年来对舒曼谐振电磁现象的研究表明,它的变化与全球的闪电雷暴活动、电离层D层观测、太空天气以及全球气候变化等相关。论文采用三维时域有限差分(Finite Difference Time Domain, FDTD)算法结合多边形网格法建模技术深入研究了地球—电离层波导系统内的极低频/特低频电磁波的传播问题和对其影响的相关因素。论文的主要研究内容及创新点现归纳如下:一、以多边形网格法建模技术和时域有限差分算法为理论基础,建立三维地球—电离层波导系统几何模型。推导麦克斯韦积分方程对应的FDTD离散迭代方程,分析了其数值特性,并在不同的仿真实验条件下验证了模型的正确性和有效性;二、在波导系统模型中导入真实的全球地质信息参数和电离层电导率信息参数,形成一个完整的地球—电离层波导系统仿真模型。通过系列仿真实验并同测试结果的比较表明,本文的模型可以用来研究真实的地球—电离层波导系统中的极低频/特低频电磁波的传播问题;三、引入Prony算法,从大量的极低频/特低频电磁波时域数据中提取了包括谐振频率fn和品质因数Qn在内的舒曼谐振的电磁参数,解决了获取舒曼谐振电磁参数时的不确定因素;四、通过导入电离层中的电导率的理论解析值,仿真分析了太阳质子事件和X射线爆发事件对舒曼谐振变化的影响。仿真实验的结果表明,舒曼谐振的第一谐振频率f1伴随着太阳质子事件以及X射线爆发分别呈现减少和增大的变化趋势,这一结论与实际的观测值是保持一致的;五、在真实的地球—电离层波导系统内,通过建立的仿真模型以及从国际参考电离层信息数据得到的非对称的电导率模型来研究了舒曼谐振随昼夜和季节的变化特征,并结合复杂的电离层电导率模型仿真研究了舒曼谐振的变化与太阳黑子数的周期变化间的关系,同时对未来11年(一个周期)的舒曼谐振电磁参数的变化进行了预测,为这一领域的研究提供了新的研究思路。
其他文献
随着智能手机与平板电脑等移动智能终端设备的迅猛发展,交互式应用逐渐替代传统计算密集型应用,成为决定用户体验的关键因素。交互式应用,如高清视频,高保真音频,高分辨率3D动画,动