[发明专利]一种测量电离层中天波传播损耗的方法

权利要求书

1.一种测量电离层中天波传播损耗的方法，其特征在于，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。

2.根据权利要求1所述的一种测量电离层中天波传播损耗的方法，其特征在于，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。

3.根据权利要求2所述的一种测量电离层中天波传播损耗的方法，其特征在于，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：

4.根据权利要求2所述的一种测量电离层中天波传播损耗的方法，其特征在于，所述的步骤S3中，电磁波在电离层中传播时，电离层第i层对电磁波的吸收率β_i，由电磁波的频率f、该层的等离子体角频率ω_pi及电子碰撞角频率ω_ci决定，计算公式如下：

其中，

式中，c为光速，lm为取虚部，ω＝2πf为电磁波的角频率。

5.根据权利要求4所述的一种测量电离层中天波传播损耗的方法，其特征在于，所述的步骤S4过程如下：

电离层对电磁波的总吸收损耗La(dB)为各层吸收损耗之和，每层的吸收损耗为吸收率与路径的乘积，损耗La的单位为dB，总吸收损耗的计算公式如下：

6.根据权利要求5所述的一种测量电离层中天波传播损耗的方法，其特征在于，所述的步骤S5过程如下：

S51、计算电磁波在传播过程中的自由空间传播损耗，自由空间传播损耗L_p的单位为dB，计算公式如下：

L_p＝32.44dB+20lg d+20lg f (8)

式中，d为电磁波的传播总路径长度，单位：km，f为电磁波的频率，单位：MHz。

S52、将电磁波的自由空间传播损耗与电离层各层的吸收损耗相加，即为电磁波在电离层中传播的总损耗，计算公式如下：

L_total＝L_a+L_p (9)。