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极区夏季中层对雷达波的反射特性研究

专 业: 无线电物理
关键词: 极区中层夏季回波(PMSE) 反射系数 信噪比 尘埃等离子体
分类号: TN011
形 态: 共 78 页 约 51,090 个字 约 2.444 M内容
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内容摘要


极区中层夏季回波PMSE是夏季在高纬度地区用甚高频雷达观测到的很强的雷达回波,在上个世纪七十年代末首先被Ecklund、Balsley和Czechoesky等人发现。

PMSE现象引起了中高层大气物理学家的广泛关注并进行了大量的研究,但是至今仍然没有完全理解这种现象产生的物理机制。

对产生PMSE现象物理机制的研究中,目前提出的理论主要有:

传统的湍流理论,加强Schmidt数的湍流理论,尘埃等离子体散射理论和尘埃电子密度孔洞散射等。

其中最流行的理论假设是:

散射是由中性湍流驱动的电子结构引起的。

在VHF以及更高频段的要求是尘埃粒子的尺寸或尘埃电荷数足够大,使湍流的对流扩散区通过加强Schmidt数而扩展到足够大。

然而在UHF频段EISCAT Radar930MHz测量结果表明:

大的尘埃电荷数与稳定模型和间接测量自相矛盾。

目前普遍认为中层带电尘埃在产生PMSE过程中毫无疑问起着决定性作用,但是关键尘埃粒子的大小、尘埃电荷数以及密度目前还没有完全确定,实际的物理机制仍然不清楚。

在上述认识的基础上,我们尝试从分层媒质的波传播理论出发,在忽略各项异性的前提下,研究了夏季极区中层顶的电磁波反射特性。

火箭探空实验结果表明,夏季极区中层顶的电子密度、尘埃电荷密度均存在明显的分层结构。

在火箭探空数据的基础上,我们从传统等离子体和尘埃等离子体两种理论出发,分别计算中层顶的反射系数和信噪比等,结果表明:1电子密度和充电尘埃数密度分层结构反射雷达波形成的回波强度足以解释中夏季回波PMSE的强度;2传统等离子体理论计算反射系数和信噪比与尘埃等离子体理论的计算结果相差不大;3尘埃离子浓度的大小不是不是引起雷达强回波的直接原因,其浓度变化引起的电子浓度变化才是引起雷达强回波的直接原因..……

全文目录


摘要
第一章 绪论
1.1 研究的背景及意义
1.2 国内外对PMSE 研究的发展现状
第二章 中高纬地区大气层与 MST 雷达介绍
2.1 中层大气介绍
2.1.1 中层的温度
2.1.2 中层大气的湿度
2.1.3 冰晶的形成
2.2 电离层的结构特点和变化规律
2.2.1 电离层的结构特点
2.2.2 电离层的变化规律
2.3 电离层基本物理过程
2.3.1 电离的产生过程
2.3.2 复合过程
2.3.3 输运过程
2.4 MST雷达介绍
2.4.1 MST雷达信号在中层大气的散射和反射方程
2.4.2 中层、同温层和对流层的散射和反射的组成
2.4.3 中层,同温层,对流层的雷达研究
2.5 本章小结
第三章 PMSE 及其观测结果
3.1 PMSE 以及相关现象的介绍
3.2 PMSE 的变化规律
3.2.1 日变化及半日变化
3.2.2 季节性变化
3.2.3 长期变化和短期变化
3.2.4 随纬度变化
3.3 PMSE 层的反射特性
3.3.1 方位敏感性
3.3.2 频谱特性
3.3.3 体反射率对雷达频率的依赖性
3.4 本章小结
第四章 PMSE 层反射特性研究
4.1 PMSE 层的反射系数
4.1.1 媒质的分层模型
4.1.2 理论分析
4.1.3 计算结果与分析
4.1.4 讨论
4.2 雷达回波信噪比的估算
4.2.1 方向系数,天线效率,增益系数
4.2.2 有效接收面积
4.2.3 等效噪声温度
4.2.4 电波传输损耗
4.2.5 信噪比的计算
4.2.6 计算结果与分析
4.3 本章小结
第五章 讨论与展望
5.1 讨论
5.2 展望
参考文献

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中图分类: > TN011 > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 一般性问题 > 基础理论 > 电波传播、传播机理

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