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甚低频(VLF)电磁波是地球-电离层波导中传播的电磁波,其传播衰减小,穿透性强,在远距离通信、全球雷电分布和空间天气事件监测等方面被广泛应用。VLF电磁波受电离层参数变化的影响,传播特性呈现出日变化、季节变化等变化。为了系统研究VLF电磁波在波导中的传播特性随电离层参数的变化,以及电磁波在电离层各向异性介质中的传播属性,论文建立了VLF在波导中基于FDTD(Finite Difference Time Domain Method)的传播模型,并进行了一系列仿真分析。首先建立VLF电磁波在地-电离层波导中的传输模型,引入电离层电导率模型,推导了VLF电磁波在各向异性介质中的电流密度方程和麦克斯韦方程的迭代式。论文针对H-J法和E-J法进行了仿真比对,仿真结果表明H-J法简单,但仿真时间长;E-J法复杂,占内存多,但仿真时间短,更适用于实际仿真应用。其次,论文针对冬季/夏季,白天/夜间等不同类型电导率模型分析了VLF电磁波的日变化和季节变化以及频率特性。仿真结果表明白天时,冬季电场强度略低于夏季电场强度,曲线相比于夏季更为平缓;夜间夏季和冬季的电离层参数相同。白天电场强度明显低于夜间,说明电离层参数对电磁波的传输特性产生明显影响,这与D层电离层在夜间消失相一致。在不同的距离,直达波与波跳干涉效应引起的信号衰减不同,电离层高度的变化引起场强度曲线极小值(波节点)和极大值(波腹点)距源点的距离发生了明显变化。不同频率的电磁波干涉效应不同,5k Hz电磁波随距离传播过程中干涉效应不明显,强度随距离变化曲线较为平缓。晨昏线位置对场强影响较大。另外,论文针对VLF电磁波极化特性、强度特性等参数特性随高度的变化进行了分析。仿真结果表明,在80-110km高度上,垂直和水平电场强度随高度出现快速衰减,随后小幅减小。曲线中两个峰值间距离大约等于信号波长。随着高度增加,电场的极化平面出现旋转,和电磁波在磁化各向异性介质中的传输特性相吻合。在不同高度的极化平面上,极化椭圆的轴比随高度逐渐增大,信号由线极化波变为椭圆极化波,进入D层后轴比减小,说明电离层各向异性引起电磁波极化特性改变,这与传播过程中水平Φ方向电场的产生相一致。