[發(fā)明專利]一種測量電離層中天波傳播損耗的方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201811024633.0
• 申請日: 2018-09-04
• 公開（公告）號: CN109412714A
• 公開（公告）日: 2019-03-01
• 發(fā)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(chǎn)權代理有限公司 44245
• 代理人: 李斌

本發(fā)明公開了一種測量電離層中天波傳播損耗的方法，該方法步驟如下：首先將電離層在垂直方向上進行分層；然后通過電磁波發(fā)送端的發(fā)射角度及所用電磁波的頻率得到電磁波在電離層中的折射路徑；接著分別計算各層中電離層對電磁波的吸收損耗；最后將各層的吸收損耗與自由空間傳播損耗相加，得到整個電離層中的總損耗值。本方法發(fā)明能較為準確地估算出電離層中電磁波傳播的損耗值，為以電離層反射為基礎的天波通信電波傳播損耗提供計算參考，可以應用于各種天波通信系統(tǒng)中。

技術領域

本發(fā)明涉及天波通信技術領域，特別涉及在以電離層反射為基礎的天波通信中一種測量電離層中天波傳播損耗的方法。

背景技術

天波是指通過電離層反射進行傳播的無線電波。目前，由于大地對無線電波的吸收較大，天波傳輸為長距離無線電通信的主要形式。而電磁波在電離層中傳播時，電離層對電磁波有吸收作用。因此，計算因電離層的吸收作用產(chǎn)生的電波損耗在天波通信中具有重要意義。不僅關系到有效通信距離的確定，還為發(fā)射端信號強度的確定提供了重要依據(jù)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術中的上述缺陷，提供一種測量電離層中天波傳播損耗的方法，用于測量和估計經(jīng)電離層反射的天波傳播中的電磁波損耗。該方法可應用到各種經(jīng)電離層反射的通信系統(tǒng)中，具有較強的普適性和實用性。

本發(fā)明的目的可以通過采取如下技術方案達到：

一種測量電離層中天波傳播損耗的方法，所述的方法包括下列步驟：

S1、根據(jù)測量時刻電離層的狀態(tài)對其按高度進行垂直方向上的分層；

S2、根據(jù)所用電磁波的頻率和發(fā)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(jù)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。

進一步地，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。

進一步地，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(shù)，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(jīng)過的路徑長度x_i，計算公式如下：