中低緯電離層不規(guī)則體及閃爍特性研究.pdf

1、電離層含有各種尺度的不規(guī)則結(jié)構(gòu)。電離層不規(guī)則結(jié)構(gòu)的形成機理、觀測形態(tài)及其對無線電信號傳播效應(yīng)的研究一直是電離層研究中倍受關(guān)注的領(lǐng)域。電離層電子密度不規(guī)則結(jié)構(gòu)使得衛(wèi)星信號幅度、相位、到達角等發(fā)生閃爍，導(dǎo)致通信系統(tǒng)誤碼、天基雷達成像性能降低和導(dǎo)航定位精度下降。本文圍繞國防預(yù)研基金、國家自然科學(xué)基金、中央高校基礎(chǔ)業(yè)務(wù)科研專項基金等項目的部分研究任務(wù)，對我國中低緯地區(qū)電離層不規(guī)則體的形態(tài)特征、變化規(guī)律以及穿過電離層不規(guī)則結(jié)構(gòu)的無線電信號統(tǒng)計特性

2、進行了研究。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴基于電離層等離子體特性，研究了赤道電離層不規(guī)則體形成理論中的Rayleigh-Tayor不穩(wěn)定性，推導(dǎo)了等離子體不穩(wěn)定性線性生長率。并對電離層密度擾動演變過程以及不穩(wěn)定生長率的時空分布進行了數(shù)值仿真。不穩(wěn)定性生長率在峰值高度以上為負值，在峰值高度以下為正值；某一高度處不穩(wěn)定性生長率隨地方時變化顯著，在夜間22:00LT左右出現(xiàn)極大值。這一點與中低緯地區(qū)電離層不規(guī)則結(jié)構(gòu)實驗觀測結(jié)果符合的較好。

3、⑵利用電離層閃爍監(jiān)測數(shù)據(jù)，統(tǒng)計分析了我國低緯地區(qū)（昆明和海口） GPS衛(wèi)星信號和中緯地區(qū)（西安）UHF衛(wèi)星信號的電離層閃爍特性，包括地方時分布、逐日分布、季節(jié)分布等統(tǒng)計特性。結(jié)果表明低緯地區(qū)（?？诤屠ッ髡荆〨PS電離層閃爍事件主要發(fā)生在春秋季的夜間時段，且21:00LT-1:00LT發(fā)生率最高；而中緯地區(qū)的西安站UHF電離層閃爍事件主要集中在夏季夜間時段，午夜23:00LT發(fā)生率最高；西安站閃爍事件發(fā)生時間比昆明站推遲大約1小時左右，比

4、海口站推遲大約2小時左右。⑶利用電離層垂直探測數(shù)據(jù)，統(tǒng)計分析了中緯地區(qū)（西安）電離層擴展F層和偶發(fā)E層發(fā)生的時間分布特性，討論了中緯地區(qū)電離層不規(guī)則體觀測與磁、太陽活動的關(guān)聯(lián)性。結(jié)果表明中緯地區(qū)電離層擴展F現(xiàn)象主要發(fā)生在夏季夜間時段，Es主要發(fā)生在夏季白天時段，擴展F和Es發(fā)生率與太陽活動的關(guān)聯(lián)性不顯著，與地磁活動呈正相關(guān)的關(guān)系；Es發(fā)生率隨地方時分布規(guī)律中還呈現(xiàn)出較為明顯的雙峰結(jié)構(gòu)；夏季夜間時段擴展F和閃爍事件的相關(guān)系數(shù)為0.869。

5、⑷基于多重相位屏理論模型，研究了我國中低緯地區(qū)（?？?、武漢和西安）電離層閃爍特性，分析了電離層及其不均勻結(jié)構(gòu)對衛(wèi)星信號閃爍特性的影響，提出了基于相位屏模型的電離層等效厚度的分析方法。結(jié)果表明，電離層沿高度方向的不均勻性對信號閃爍特性有一定影響，影響程度隨地方時變化顯著。我國中低緯地區(qū)電離層等效厚度位于270-370km厚度范圍，該結(jié)論可對基于相位屏近似的傳輸模型的工程應(yīng)用提供一定的理論參考依據(jù)。⑸利用平面波脈沖波的雙頻、雙點互相關(guān)函數(shù)，