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透地通信系统是能够解决矿井安全问题的重要途径,但是建立稳定可靠的透地通信系统有一定的难度,由于大地介质是导电介质,所以电磁波在其中传输时存在严重衰减,又由于大地的复杂结构,电磁波需要经过反射、折射、多径传输等过程才能到达信道末端。所以研究电磁波在透地信道中的传输特性对于稳定的透地通信系统来讲是一个必要条件。 本文对低频电磁波传输的一般规律作了简单介绍,详细研究了大地介质的信道特性。包括衰减特性、多径效应等。另外详细分析了低频电磁波在大地介质中的路径损耗、传播常数和波阻抗随着电磁参数的变化关系并得出相应结论。 本文还对大地分层介质进行了参数化建模分析,通过MATLAB进行数据仿真,总结了电磁波在各岩层中的传播情况,并在此基础上分析了各层中电磁波的平均功率密度变化。 本文重点研究了低频电磁波在大地媒质分界面上的反射与透射情况,通过分析三层介质分界面上的反射与透射推导出了求解N层介质反射系数与透射系数的具体步骤。另外还得出反射系数、透射系数与工作频率、入射角以及相对介电常数之间的变化关系。本文还通过FDTD这种时域分析方法对低频电磁波在地表面的反射波与透射波做了仿真分析。验证了电磁波在分界面上的衰减特性以及透射波的时延特性。