[发明专利]一种测量电离层中天波传播损耗的方法

说明书

本发明公开了一种测量电离层中天波传播损耗的方法，该方法步骤如下：首先将电离层在垂直方向上进行分层；然后通过电磁波发送端的发射角度及所用电磁波的频率得到电磁波在电离层中的折射路径；接着分别计算各层中电离层对电磁波的吸收损耗；最后将各层的吸收损耗与自由空间传播损耗相加，得到整个电离层中的总损耗值。本方法发明能较为准确地估算出电离层中电磁波传播的损耗值，为以电离层反射为基础的天波通信电波传播损耗提供计算参考，可以应用于各种天波通信系统中。

技术领域

本发明涉及天波通信技术领域，特别涉及在以电离层反射为基础的天波通信中一种测量电离层中天波传播损耗的方法。

背景技术

天波是指通过电离层反射进行传播的无线电波。目前，由于大地对无线电波的吸收较大，天波传输为长距离无线电通信的主要形式。而电磁波在电离层中传播时，电离层对电磁波有吸收作用。因此，计算因电离层的吸收作用产生的电波损耗在天波通信中具有重要意义。不仅关系到有效通信距离的确定，还为发射端信号强度的确定提供了重要依据。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中的上述缺陷，提供一种测量电离层中天波传播损耗的方法，用于测量和估计经电离层反射的天波传播中的电磁波损耗。该方法可应用到各种经电离层反射的通信系统中，具有较强的普适性和实用性。

本发明的目的可以通过采取如下技术方案达到：

一种测量电离层中天波传播损耗的方法，所述的方法包括下列步骤：

S1、根据测量时刻电离层的状态对其按高度进行垂直方向上的分层；

S2、根据所用电磁波的频率和发射天线的角度，确定电磁波在电离层各层中的近似传播路径；

S3、分别计算电磁波在电离层的每一层中传播时的吸收率；

S4、根据电磁波的吸收率和电磁波在电离层的每一层中的传播距离，得到各层的吸收损耗；

S5、对电磁波在电离层各层中的吸收损耗求和再加上自由空间传播损耗得到总损耗。

进一步地，所述的步骤S1过程如下：

将电离层由低至高分为D层、E层、F1层、F2层，各层的厚度dh_i分别为40km、40km、80km、250km，其中D层以下的大气层的厚度为50km，式中，i＝1、2、3、4，i＝1代表D层，i＝2代表E层，i＝3代表F1层，i＝4代表F2层。

进一步地，所述的步骤S2过程如下：

S21、假设电磁波从大气层射入电离层的角度θ₀为45°，计算电磁波在电离层各层中传播的折射率，该折射率由该层的电子密度和电磁波的频率所决定，计算公式如下：

其中，n_i为第i层的折射系数，N_i为第i层的电子密度，单位：m^-3，f为电磁波的频率，单位：Hz；

S22、计算电磁波从第i层射入第i+1层的入射角度θ_i，计算公式如下：

n_isinθ_i＝n_i+1sinθ_i+1 (2)

S23、计算电磁波在电离层第i层中的经过的路径长度x_i，计算公式如下：