电离层折射的基本原理

时间:2015-05-14     点击:加载中   【打印此页】  【关闭

  从电磁波传播的角度来看,电离层泛指地面以上50km 的大气层。由于受太阳辐射作用,电离层(Ionosphere)中的气体被电离,以正离子和自由电子的形式存在,成为弥散介质。电磁波进入电离层后,在带电粒子的作用下,其传播速度发生了改变。在中纬度地区,测站天顶方向上电离层延迟白天可达10m,夜晚可达1~3m 左右。当卫星高度角低于10°时,电离层延迟(Ionospheric Delay)可能扩大至10~45m 左右。

  同对流层影响一样,电离层折射也可由(4-11)式表达,即:

  根据大气物理学的有关理论,可以导出电离层折射的相位延迟为:

  由此可以得到距离延迟为:

  其中,c 表示光速,f 表示电磁波频率,∫Neds表示信号传播路径上总电子数(电子数/m2)。

  从公式(4-15)和(4-16)可以看出,电离层延迟是传播路径上电子总数的函数。电离层的电子密度,随着太阳的辐射强度、季节、昼夜交替以及地理位置的变化而有所不同,其中与太阳黑子的活动强度关系尤为密切。

  观测资料表明,电离层的电子密度昼夜可相差5 倍,冬季和夏季可相差4 倍,太阳黑子活动高峰期与低谷期可相差4 倍,此外太阳的扰动和磁暴(Magnetic Storm)还能引起电离层的不规则变化。在多种因素的影响下,电离层的电子密度变化范围在109~3×1012 电子数/m3 之间,有时电离层延迟甚至可能在天顶方向上达到50m,在水平方向上达到150m。

(内容整理:锐峰汇智 老人防丢器http://www.rf-gsm.com/ )

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