[發明專利]一種測量電離層中天波傳播損耗的方法

在審

• 申請號: 201811024633.0
• 申請日: 2018-09-04
• 公開（公告）號: CN109412714A
• 公開（公告）日: 2019-03-01
• 發明（設計）人: 宋歡;黎俊文;邢曉芬;陳光科;陳敏園;顏子翔
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H04B17/309
• 分類號: H04B17/309
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 李斌

1.一種測量電離層中天波傳播損耗的方法，其特征在于，所述的方法包括下列步驟：

S1、根據測量時刻電離層的狀態對其按高度進行垂直方向上的分層；

S2、根據所用電磁波的頻率和發射天線的角度，確定電磁波在電離層各層中的近似傳播路徑；

S3、分別計算電磁波在電離層的每一層中傳播時的吸收率；

S4、根據電磁波的吸收率和電磁波在電離層的每一層中的傳播距離，得到各層的吸收損耗；

S5、對電磁波在電離層各層中的吸收損耗求和再加上自由空間傳播損耗得到總損耗。

2.根據權利要求1所述的一種測量電離層中天波傳播損耗的方法，其特征在于，所述的步驟S1過程如下：

將電離層由低至高分為D層、E層、F1層、F2層，各層的厚度dh_i分別為40km、40km、80km、250km，其中D層以下的大氣層的厚度為50km，式中，i＝1、2、3、4，i＝1代表D層，i＝2代表E層，i＝3代表F1層，i＝4代表F2層。

3.根據權利要求2所述的一種測量電離層中天波傳播損耗的方法，其特征在于，所述的步驟S2過程如下：

S21、假設電磁波從大氣層射入電離層的角度θ₀為45°，計算電磁波在電離層各層中傳播的折射率，該折射率由該層的電子密度和電磁波的頻率所決定，計算公式如下：

其中，n_i為第i層的折射系數，N_i為第i層的電子密度，單位：m^-3，f為電磁波的頻率，單位：Hz；

S22、計算電磁波從第i層射入第i+1層的入射角度θ_i，計算公式如下：

n_isinθ_i＝n_i+1sinθ_i+1 (2)

S23、計算電磁波在電離層第i層中的經過的路徑長度x_i，計算公式如下：

4.根據權利要求2所述的一種測量電離層中天波傳播損耗的方法，其特征在于，所述的步驟S3中，電磁波在電離層中傳播時，電離層第i層對電磁波的吸收率β_i，由電磁波的頻率f、該層的等離子體角頻率ω_pi及電子碰撞角頻率ω_ci決定，計算公式如下：

其中，

式中，c為光速，lm為取虛部，ω＝2πf為電磁波的角頻率。

5.根據權利要求4所述的一種測量電離層中天波傳播損耗的方法，其特征在于，所述的步驟S4過程如下：

電離層對電磁波的總吸收損耗La(dB)為各層吸收損耗之和，每層的吸收損耗為吸收率與路徑的乘積，損耗La的單位為dB，總吸收損耗的計算公式如下：

6.根據權利要求5所述的一種測量電離層中天波傳播損耗的方法，其特征在于，所述的步驟S5過程如下：

S51、計算電磁波在傳播過程中的自由空間傳播損耗，自由空間傳播損耗L_p的單位為dB，計算公式如下：

L_p＝32.44dB+20lg d+20lg f (8)

式中，d為電磁波的傳播總路徑長度，單位：km，f為電磁波的頻率，單位：MHz。

S52、將電磁波的自由空間傳播損耗與電離層各層的吸收損耗相加，即為電磁波在電離層中傳播的總損耗，計算公式如下：

L_total＝L_a+L_p (9)。