基于人工神经网络的东亚电离层临界频率f_(o)F2长期变化趋势

利用人工神经网络对东亚中纬地区电离层台站观测的F2层临界频率f_(o)F2进行长期趋势研究.用F107、Ap、地方时(Local Time,LT)、月份(Month)作为输入神经元,分别表示太阳活动、地磁活动、日变化和季节变化;用f_(o)F2的月中值作为输出神经元,通过训练网络获取f_(o)F2预测值,对预测值和观测值进行计算和处理,得到东亚中纬地区f_(o)F2长期变化趋势.结果表明:人工神经网络的方法较常用的回归方法能更有效地消除地磁活动对f_(o)F2的影响;这些站点的f_(o)F2随着年份的增长存在明显的长期负趋势,无明显的日变化和统一季节变化性.这对于全球电离层结构和运动变化规律,全球电离层经验模型构建和同化以及电离层特征参数和结构预测具有重要意义.

低地磁扰期间海南电离层F2层临界频率的观测与IRI预测结果的对比研究

国际参考电离层模型（IRI)是非常有影响的电离层经验模型之一，利用该模型对我国东亚地区，尤其是海南低纬度地区，进行长期预测的效果尚未研究。通过对一个太阳活动周（2002-2012年）期间海南观测站（19.5°N，109.1°E)数字测高仪DPS4D观测到的电离层临界频率/〇F2在低地磁扰动条件下的月中值日变化、季节变化和年变化进行了分析；并与相应的IRI-2012模型预报值进行了对比研究。结果表明：①观测到的/〇F2存在着明显的冬季异常和半年异常现象，对太阳活动存在着明显的依赖关系；②IRI-2012模型预报值虽给出了海南/〇F2的基本观测特征，但细节上IRI模型预测值与观测值还是存在着地方时、季节和年度偏差，主要表现为：在太阳活动低年模型存在高估；在太阳下降年期间模型存在低估；在太阳活动较高时期模型存在明显的分季低估，冬、夏季高估；整体上，多数偏差率在±20%以内。偏差率较大的时段主要集中在0500-0800LT，这与以前研究结果基本一致。这些结果对进一步完善IRI模型，尤其是在中国低纬度地区/〇F2预测参数方面，具有重要的参考价值。

斜测链路F层最高观测频率变化特性分析

斜向探测是获取电离层状态信息的重要手段之一,根据斜向探测系统得到包含电离层状态信息的斜测电离图,能用于分析斜测链路上电离层相关参数的变化特性.以苏州—青岛和兰州—青岛两条链路为例,分析了斜向探测链路F层最高观测频率(Maximum Observed Frequency of F layer,MOFF)日变化特征;利用2013年12条斜向探测链路MOFF的观测数据,分析了冬、夏、分季的MOFF月中值变化特征,发现各链路的MOFF与电离层电子密度类似呈现出较为明显的日变化和季节变化特性.选取2013年西安—青岛、广州—海口两条链路的MOFF数据,与利用链路中点附近垂测数据计算的等效MOFF参数进行对比分析.结果表明:实测MOFF数据与等效MOFF数据具有较好的一致性,可为短波链路选频、电离层环境分析等提供参考.

利用GNSS数据结合NeQuick模型优化磁暴期F2层临界频率参数估计

F2层临界频率foF2是高频通信的重要参数,目前获取F2层临界频率(foF2)最有效的手段是电离层测高仪,但磁暴期间电离层自身剧烈变化会造成测高仪foF2数据严重缺失。经验模型如NeQuick虽能给出foF2估计值,但磁暴期精度却不及磁静日水平。本文选取2015年12月19日至2015年12月22日磁暴期中国地壳运动监测网GNSS双频数据进行区域建模并估算出电子总含量(total electron content,TEC),利用实测区域TEC对NeQuick模型有效电离参数Az进行估计,得出NeQuick模型优化后TEC总含量和F2层临界频率foF2,并反演出磁暴期初相,主相及恢复相阶段变化过程。以中国地区台站实测数据作为参考对比,结果表明:GNSS数据优化后的NeQuick模型TEC精度大概提升了20%~40%,foF2的实时精度提升了10%~25%。GNSS优化后NeQuick模型能准确反演出电离层的由正相暴转为负相暴演化过程,而原始模型由于仅依赖于输入的太阳活动水平,只能反映出与磁静日水平相当的日变化趋势值。利用该方法可以有效提高磁暴期TEC和foF2的经验模型的计算精度,特别是弥补磁暴期foF2数据缺失的不足,可以作为磁暴期电离层垂直探测仪的有益补充或者有效参考。

基于F⁃J法微动探测的表层结构调查

三维地震勘探常常处于城镇、道路等无法实施微测井等静校正方法的区域,近期人们尝试利用微动调查替代现有的静校正方法,取得了一定效果。现今微动调查在石油勘探的应用中主要通过提取面波频散曲线反演地层速度结构。该方法在石油勘探领域仍处于起步阶段,作为核心技术的频散成像方法种类繁多,其中2019年提出的频率—贝塞尔变换法(Frequency‑Bessel,F‑J)受到人们的广泛关注。相比空间自相关方法(SPAC),F‑J方法在利用背景噪声高阶模式面波成像上具有巨大优势。为了更好地研究F‑J方法的适用性,首先利用合成数据分析了不同观测系统和采集参数对F‑J成像的影响;然后利用四川某地实际噪声数据分析了不同观测系统、采集时间对F‑J频散成像的影响。实际应用中采用分段择优叠加得到的频散谱,可有效提高频散谱成像质量,为准确提取频散曲线提供了数据基础。进一步对比测井数据,发现利用基阶、高阶模式频散曲线进行多模式联合反演可精确地反演地层结构,使经济、高效地获得表层结构成为可能。

多用途有源滤波器MF10

本文介绍了美国国家半导体公司生产的单片多用途有源滤波器MF10的结构、主要工作原理和主要参数,并举例说明其典型应用。

台风影响电离层F_2区的一种可能机制

在台风期间,特别是台风登陆前后,强烈的海气、陆气相互作用会增强低层大气中的湍流活动,并可能导致大气湍流层顶的抬升,这种抬升会改变高层大气结构,从而影响高层大气中的光化学过程,最终造成对电离层的影响,在台风活动抬升了湍流层顶的前提下,利用一个一维电离层物理模型,模拟了日本中纬地区 (45°N,142°E)电离层F2区的响应．模拟结果很好地定性解释了如下观测事实,台风期间,电离层foF2会下降,对给定频率电波的反射面会抬升;同时还表明以上过程会导致hmF2上升,这表明台风期间湍流层顶的抬升可能是台风影响电离层F2区的一种十分有效的机制。

改进的Kriging技术实时重构区域电离层foF2的分布

改进了kriging技术重构电离层F2层临界频率foF2的方法,利用国际参考电离层IRI2001模型作为背景场,通过拟合国际参考电离层模型得到“等效太阳黑子数”,并利用kriging技术来完成区域电离层的重构,是区域电离层重构的一种方法,它适合重构区域内电离层探测站较少的情况。与直接利用实测临界频率进行kriging重构相比,改进的kriging技术提高了重构的精度和稳健性。也表明了背景电离层模型在电离层重构中的重要作用。

2024年5月8日至16日太阳风暴对电离层影响及效应分析

太阳风暴会造成地球电离层剧烈扰动,影响导航定位性能.本文针对2024-05-08—16太阳风暴期间发生的电离层扰动事件,分析了东、西半球不同纬度台站的电离层总电子含量(total electron content,TEC)、电离层TEC变化率、电离层F2层临界频率、卫星导航单点定位误差等.分析认为:电离层向日面会对X射线耀斑发生响应,但是扰动主要来源是太阳风南向磁场能量注入引起的地磁暴;太阳风暴期间电离层顶部和底部的响应并不是同步的;卫星导航单点定位误差在太阳风暴期间会有明显增大,尤其在垂直方向会增大至±10 m,且在电离层暴恢复相期间会持续存在,并随电离层状态趋于平静呈逐渐减弱趋势.

中国东部地区电离层foF2在第22-23太阳活动周时空变化特性

利用我国覆盖高中纬到低纬5个台站第22-23太阳活动周(1995-2006)的foF2每日整点观测数据,分析研究了中国地区foF2的纬度变化、太阳活动变化、日变化、月变化、季节变化、半年变化、年变化和地磁活动变化等变化特性.结果表明:foF2随地理纬度变化,呈负相关关系,即纬度越低,其值越大;foF2与太阳活动F107有较强的正相关关系,太阳活动强度越大,foF2值也越大;foF2表现了较强的月变化和季节变化特征,结合日变化,在白天,foF2冬季大于夏季,表现出明显的“冬季异常”,在夜晚,夏季大于冬季,“冬季异常”现象没有出现;地磁活动受太阳活动影响,而foF2无明显的地磁活动依赖;foF2呈现明显的半年变化特征,与季节变化交叉相关,表现为“半年异常”,即两分点大于两至点.

日食期间foF2与ICF的相关性分析

本文初步分析了 1995年 10月 2 4日日食期间 ,F2层临界频率 (foF2 )和高频干扰重心频率(ICF)之间的相关性较差的原因。认为高频干扰重心频率ICF不仅受foF2的影响 ,还可能受D层吸收等因素影响。在探讨ICF与foF2的关系时 ,应综合加以考虑。

日食对低纬地区f_0F_2和ICF的影响

研究了1995年10月24日日食过程中，我国低纬地区广州和海口的F2层临界频率f0F2和高频干扰重心频率ICF变化过程．鉴于多次日食期间，同处低纬的两地f0F2的日食变化形态不完全一样，以及多次日食期间同一地方f0F2变化形态不完全一样，ICF也并不像预想的那样降低，因而对于低纬电离层，动力学过程可能要比直接与太阳辐射有关的光化学过程起更为重要的作用．

相互正交F—方的完备组

Heclayat与Seiden1970年提出了F—方及正交F—方的概念。有一种型的正交F—方完备组已由上述作者及其他人讨论过。本文目的在于讨论多种型的正交F—方完备组的存在性和构造方法。我们引进了正交均分组和直和子空间完备组的概念,并利用它们构造正交F—方的完备组,得到了某些情形下正交F—方完备组存在的充分必要条件。

电离层异常原因分析与建模

分析了地震、磁暴、太阳耀斑等自然现象引发电离层异常的物理机制,并总结了电离层异常的特点。针对电离层中电子分布受地磁、太阳热辐射和地壳变动等影响较大,基于抛物层和赤道双峰模型建立了电子密度呈高斯型分布的电离层异常模型,为进一步研究电离层异常的耦合机制提供了依据。

基区Ge组分分布对SiGe pnp HBT的影响

采用SiGe异质结结构提高pnp晶体管的性能,重点研究了Ge组分在基区的三角形分布对晶体管电流增益β和特征频率fT的影响。三角形分布,又分为起点为零和不为零两种情况。同时为了消除集电结处SiGe异质结的价带势垒对空穴输运的影响,Ge组分向集电区延伸进一步提高了晶体管的性能。得到最大电流增益β可达150和特征频率fT可达15 GHz的pnp SiGe HBT,可以广泛地应用到通信、微波和射频领域。

Al_2O_3陶瓷微波介电性能的研究与进展

近年来随着微波通讯技术与微波集成电路(microwave integratecircuits,MICs)的发展,用于移动通讯、智能运输系统(Intelligent transport system,ITS)、GPS天线的低介电常数低介电损耗的微波介质陶瓷引起了广泛的关注,其中最具代表性的即为Al2O3陶瓷。本文总结了近几年Al2O3陶瓷微波介电性能的研究情况,系统介绍了Al2O3陶瓷微波介电性能的影响因素和目前研究的Al2O3陶瓷体系,希望对于研究AlO陶瓷的微波介电性能提供有益的参考,使其在微波通讯等方面得到更广泛的应用。

电离层暴时经验模型STORM在中国区域的适应性研究

利用中国区域内9个垂测站1976—1987年一个太阳活动周期的电离层暴时f_0F_2数据,统计分析了电离层暴事件的等级,以及不同等级的电离层暴随季节和地磁纬度的分布特征.研究发现,中小型电离层暴在春秋季发生的概率较大,不同季节的发生次数与地磁纬度具有明显的关系.利用STORM模型对电离层暴时f_0F_2和大型及特大型电离层暴时f_0F_2的预测值与月中值进行了比较.结果表明,除了冬季误差增大外,发生电离层暴时STORM模型能够有效地改善月中值模型.增加中国的暴时数据,并提高对冬季的暴时参数f_0F_2的预测是改善STORM模型的重要因素.建立合适的暴时指数来预测f_0F_2是未来研究的重点.

参数R的选择对测量Q值的影响

理想RLC电路是建立在纯电阻、纯电感、纯电容以及理想电压源等元器件基础之上,而RLC串联谐振电路实验是由电感器、电阻器、电容器及实际电压源等实际元器件组成。由于电感非理想电感,因而含有直流电阻部分,所以电阻箱的阻值R的选择影响了其Q值的测量,本实验通过寻找最佳R值使得电感更接近理想电感状态从而提高Q值测量的精确度。

电离层春秋分不对称的地方时依赖

利用全球203个电离层测高仪台站的F_2层临界频率(f_oF_2)和E层临界频率(f_oE),以及美国喷气推进实验室(JPL)提供的电离层总电子含量(TEC)地图数据统计分析了电离层春秋分(March Equinox and September Equinox,ME and SE)不对称的特点.基于电离层参量随年积日(Day of Year,DoY)和太阳活动指数F_(10.7)变化的傅里叶级数模型,对f_oF_2、f_oE及TEC数据分别进行最小二乘法拟合,将电离层参量归算到低太阳活动(F_(10.7)=80)、中等太阳活动(F_(10.7)=150)和高太阳活动(F_(10.7)=200)水平.该方法定量分离了实际观测数据中包含的电离层参量随季节和太阳活动的变化,因而得到了更为定量、精确的电离层春秋分不对称性特征.分析了不同地方时(LT)的春秋分不对称性指数(Asymmetry Index,AI)和春秋分差值Δ(=ME-SE)的全球分布特征与太阳活动依赖性.结果表明,foE日出时全球主要表现为9月分点值高于3月分点值,午后春秋分不对称性几乎消失,而日落时则反转为3月分点值高于9月分点值;f_oF_2日出时除少数地区外也主要表现为9月分点值高于3月分点值,而其他时段则相反;TEC日出时低太阳活动时的全球及中高太阳活动时的低纬地区表现为9月分点值高于3月分点值,而其他时段则相反.fo_E春秋分不对称性受太阳活动影响较弱,而f_oF_2和TEC的春秋分不对称随太阳活动有明显的变化,其3月分点值相对于9月分点值增加.计算了F_2层峰高(h_mF_2)处对应的氧氮浓度比([O]/[N_2],由大气模型NRLMSISE-00计算得到)和h_mF_2的春秋分不对称性,提取了TEC年变化的幅度及相位信息.氧氮浓度比和h_mF_2的春秋分不对称性能够部分解释电离层的春秋分不对称性,而TEC春秋分不对称的全球分布特征可以用TEC年变化的相位的全球分布解释.

2009年7月22日日全食期间电离层参量的变化

利用多个电离层垂测站的数据和IGS-TEC数据资料,结合日地空间环境指数,分析了2009年7月22日日全食期间中国地区电离层参量(反射回波最低频率f_(min)及f_0f_2和TEC)的变化特征.结果表明,日食发生后f_(min)迅速降低,日食结束后f_(min)迅速恢复到正常水平;在食甚时刻附近,F_0f_2和TEC出现明显的降低,显示了明显的光食效应.日食结束后5～6 h,f_0f_2和TEC出现不同程度的正扰动,在驼峰区更明显;日食结束后9～10 h,f_0f_2和TEC出现较显著的负扰动.由于此次日食发生时伴随着中等强度的磁暴和低纬电场穿透等空间天气事件,给此次日食电离层效应的深入分析带来很大困难.