计算电离层VLF波传输特性的时域有限差分算法

来源：电讯技术杂志2016年第11期北京时间：

作者：张驰,芮国胜,王瑞,薛鹏

单位：(海军航空工程学院 研究生管理大队，山东 烟台 264001;海军航空工程学院 电子信息工程系，山东 烟台 264001)

摘要：在星载甚低频（VLF）通信技术中，研究甚低频信号在电离层中的传输特性具有重要意义。现有的利用时域有限差分（FDTD）算法研究电离层传输特性大多基于高频脉冲信号，且传播模型相对粗略，计算存在一定误差。为此，建立了更为精确的电离层各向异性传播模型，对常规的FDTD算法引入变步长因子，并用该算法对VLF波在电离层中的场强衰减进行了数值计算，研究了昼夜变化及频率对其传输特性的影响。仿真结果与卫星实测数据对比表明：与常规的FDTD算法以及全波分析方法相比，引入变步长因子的FDTD算法精度更高；在VLF频段，降低频率有利于电磁波穿透电离层，且白天的衰减明显大于夜间；VLF波在射入电离层并穿透D层时衰减严重（30~40 dB），约为F1层中衰减的3倍。

关键词：甚低频通信；甚低频波；电离层传输特性；时域有限差分算法；变步长因子；

基金资助：国家自然科学基金资助项目（41476089）