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基于IRI电离层模型的低频天波信号特性分析

赵珍珠 刘江凡 蒲玉蓉 张金生 席晓莉

赵珍珠,刘江凡,蒲玉蓉,等. 基于IRI电离层模型的低频天波信号特性分析[J]. 电波科学学报,xxxx,x(x): x-xx. DOI: 10.12265/j.cjors.2021269
引用本文: 赵珍珠,刘江凡,蒲玉蓉,等. 基于IRI电离层模型的低频天波信号特性分析[J]. 电波科学学报,xxxx,x(x): x-xx. DOI: 10.12265/j.cjors.2021269
ZHAO Z Z, LIU J F, PU Y R, et al. Analysis of low-frequency sky wave signal characteristics based on IRI ionospheric model[J]. Chinese journal of radio science,xxxx,x(x): x-xx. (in Chinese). DOI: 10.12265/j.cjors.2021269
Citation: ZHAO Z Z, LIU J F, PU Y R, et al. Analysis of low-frequency sky wave signal characteristics based on IRI ionospheric model[J]. Chinese journal of radio science,xxxx,x(x): x-xx. (in Chinese). DOI: 10.12265/j.cjors.2021269

基于IRI电离层模型的低频天波信号特性分析

doi: 10.12265/j.cjors.2021269
基金项目: 国家自然科学基金(61771389,62101440)
详细信息
    作者简介:

    赵珍珠:(1991—),女,陕西人,西安理工大学自动化与信息工程学院博士,主要研究方向为电波传播理论和电磁场数值计算

    刘江凡:(1985—),男,陕西人,西安理工大学副教授,博士,主要研究方向为电波传播理论、电磁场数值计算

    蒲玉蓉:(1983—),女,陕西人,西安理工大学讲师,博士,主要研究方向为电波传播理论、电磁场数值计算

    通讯作者:

    赵珍珠 E-mail: 389373309@qq.com

  • 中图分类号: 文献标志码 A

Analysis of low-frequency sky wave signal characteristics based on IRI ionospheric model

  • 摘要: 研究电离层对低频天波信号的影响对其在远程导航授时中的应用具有重要意义. 文中结合IRI电子密度模型和NRLMSISE-00大气模型,采用分层半空间中平面波传播的准一维双线性变换时域有限差分方法,计算了低频天波经电离层的反射信号,分析了反射信号幅度、时延、多径随入射角度、一天中的时间及季节的变化. 仿真结果表明:对于TE波,随着入射角度的增大,反射系数幅度先减小后增大;一天中经电离层反射的罗兰C低频天波信号幅度相差最大可达32.22 dB,时延差可达69.03 ${\text{μ s}}$;经电离层反射的罗兰C低频天波信号一般包含一个完整的罗兰信号,在昼夜过渡时会出现两个信号.
  • 图  1  2020年4月2日电子密度分布图

    Fig.  1  The electron density distribution on April 2, 2020

    图  2  2020年电离层电子密度随月份的变化

    Fig.  2  Changes in ionospheric electron density by month in 2020

    图  3  2020年4月2日碰撞频率分布图

    Fig.  3  Collision frequency distribution on April 2, 2020

    图  4  2020年碰撞频率随月份的变化

    Fig.  4  Changes in the frequency of collisions by month in 2020

    图  5  仿真计算模型

    Fig.  5  Simulation calculation model

    图  6  2020年4月2日6:00反射系数随入射波频率的变化

    Fig.  6  Change of reflection coefficient with the frequency of incident wave at 6:00 on April 2, 2020

    图  7  2020年4月2日反射系数随入射角的变化

    Fig.  7  Change of reflection coefficient with incident angle on April 2, 2020

    图  8  2020年4月2日信号FFT/IFFT频谱相除法分析结果

    Fig.  8  Signal analysis result by FFT/IFFT spectrum division method on April 2, 2020

    表  1  2020年4月2日各个时刻反射信号幅度和时延

    Tab.  1  Reflected signal amplitude and time delay at various times on April 2, 2020

    时刻1:002:003:004:005:006:007:008:009:0010:0011:0012:00
    幅度/dB −46.94 −44.34 −42.81 −41.7 −41.51 −42.09 −43.38 −45.1 −47.16 −47.55 −26.89 −15.33
    时延/μs 18.8 18.83 18.83 18.79 18.75 18.75 18.6 18.78 18.75 18.6 85.4 85.7
    时刻 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00 20:00 21:00 22:00 23:00 24:00
    幅度/dB −15.5 −15.77 −16.01 −16.08 −16.07 −16.03 −15.93 −15.62 −15.44 −19.54 −41.26 −46.38
    时延/μs 86.2 86.6 86.8 86.9 87 87.63 86.3 86.4 86.2 86.4 51.22 18.77
    下载: 导出CSV

    表  2  2020年每月2日6点反射信号幅度和时延

    Tab.  2  Reflected signal amplitude and time delay at 6:00 on the 2nd of each month in 2020

    时间1月2日
    6:00
    2月2日
    6:00
    3月2日
    6:00
    4月2日
    6:00
    5月2日
    6:00
    6月2日
    6:00
    7月2日
    6:00
    8月2日
    6:00
    9月2日
    6:00
    10月2日
    6:00
    11月2日
    6:00
    12月2日
    6:00
    幅度/dB−46.55−46.89−45.78−42.09−38.34−35.74−32.78−28.59−25.92−30.95−35.29−37.1
    时延/μs20.220.3818.818.7517.7317.7517.818.0218.1818.221.324.22
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2021-09-30
  • 录用日期:  2022-04-20
  • 网络出版日期:  2022-04-20

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