利用电离层Es层进行通信

介绍了一种新的通信方式,利用电离层突发E层(简称Es层)进行无线通信.利用Es层进行通信具有信号质量好,通信设备简单轻便,天线发射功率小等优点,这为现代舰船上由于天线大发射功率所造成的设备与系统级电磁兼容性和电子武备以及工作人员安全性问题的解决提供了一个好的思路.

一种基于HF返回散射电离图推断Es层参数的新方法

建立了一种Es层模型,该Es电子浓度的垂直分布剖面采用准抛物(QP)模型描述,沿水平方向的变化采用准余弦和线性模型相结合,其内部电子浓度分布具有连续性和光滑性。同时,Es和背景电离层的连接也是连续而且光滑的。基于该Es模型,利用三维数字射线追踪技术,研究了不同参数情况下Es对电波传播的影响,合成了不同参数经Es层反射的返回散射电离图前后沿描迹,在仿真研究的基础上,提出了一种基于返回散射电离图推断Es参数(包括Es临频、高度、厚度、Es发生区域)的新方法,实测数据验证的结果表明:该方法能够很好的拟合实测返回散射电离图,表明了Es模型和推断Es参数方法的有效性。

九十年代英仙座强流星雨爆发期间的Es层

利用1891～1996年英仙座流星雨的百余年资料，1957～1997年中国满洲里等7个电离层站和1991～1996年日本国分寺电离层站Es层观测结果，研究了九十年代英仙座强流星雨爆发期间，中日两国垂测站网fbEs参数反常变化情况，不仅与母彗星（cometP／Swift－Tuttle）回归，同期目视流星观测，六十年代狮子座强流星雨和八十年代天龙座强流星雨的爆发作了比较，而且还对中纬区f、1和c型Es层的流星维持机制作了进一步讨论。

八十年代天龙座强流星雨爆发期间的Es层

本文利用1977～1993年天龙座流星雨的17年资料和中日两国同时期北京，国分寺等8个电离层站Es层观测结果，研究了八十年代天龙座强流星雨爆发期间，中日两国垂测站网fbEs参数的反常变化情况，不仅与其母彗星（CometP／Giacobini-Zinner）的回归，同期目视，光学及摄像流星观测和六十年代狮子应强流星雨的爆发作了比较，而且还对中纬区f、l和c型Es层的流星维持机制作了初步讨论。

新乡上空Es层不均匀体的闪烁特性

本文介绍新乡１９８９和１９９０年夏季ＥＳ层不均匀体引起的ＥＴＳ－ＩＩ卫星１３６ＭＨｚ信号幅度闪烁的观测结果．揭示了闪烁出现与ｆ０Ｅｓ的关系、闪烁强度和持续时间的概率分布、准周期性闪烁特点以及闪烁谱特征．导出了ＥＳ层不均匀体的尺度和漂移速度等物理特性．

Es层超视距通信调制解调技术研究

利用Es层对VHF电波的反射或散射作用,可以实现单跳达2 000 km的无线超视距通信。分析了在距离为1 250 km和1 495 km的2条链路试验中统计得到的Es层信道传输特性;在此基础上,对Es层超视距通信调制解调器的组成、工作原理及抗衰落、抗多径时延展宽以及速率自适应关键技术方案进行了简要介绍;并在实验室内搭建了Es层信道模型,在此信道仿真平台上测试了调制解调器的误码性能,得出了实测误码性能曲线与带内三重频率分集PSK相干检测理论曲线相差小于2 dB的测试结论。

两种新的抑制高频雷达中Es层干扰的自适应算法

提出了两种新的抑制Es层杂波的自适应对消算法,分别是频域瞬时值LMS算法和归一化频域瞬时值LMS算法。频域瞬时值LMS算法是利用辅助天线输出的Es层杂波瞬时值来估计主天线当前输出中的Es层杂波成分,可以更大程度上抑制Es层杂波。而归一化频域瞬时值LMS算法则是在频域瞬时值LMS算法的基础上增加归一化的过程,可以大大缩短自适应过程的收敛时间。

电离层Es层对天波超视距雷达性能影响研究

电离层突发E层(Es层)是我国夏季经常出现的一种电离层不均匀结构。文中提出了一种基于背景电离层特性的Es层电子浓度分布模型,开展了电离层Es层对天波超视距雷达影响的仿真分析,获得了雷达探测威力特性分布。试验仿真表明,该方法与实际情况的一致性较好。电离层Es层模型可以为天波超视距雷达性能评估和决策支持提供理论依据。

抑制电离层Es层杂波的辅助天线设计方案

针对高频雷达中电离层Es层杂波的抑制问题,提出了水平极化天线阵列和垂直极化天线阵列两种辅助天线的设计方案.利用电离层Es层杂波信号与目标信号相比具有不同的到达方向和极化方式等特点,使辅助天线阵列对电离层Es层杂波具有一个大的增益,对目标信号有一个小的增益.辅助天线阵列的仿真分析结果表明,辅助天线输出中杂信比的大小会得到显著提高,辅助天线输出中杂信比越高,高频雷达中电离层Es层杂波的抑制效果越好.

Es层对OTHR传播的影响

概述了Es的一般特性,并通过短波超视距雷达在A地—B地反射中点Es场强的计算以及分析,讨论了Es 对OTHR 工作的影响和对策。

关于远东地区Es层的高出现率与形成的札记(英文)

E.K.Smith等根据统计分析早就提出远东地区的电离层Es出现甚频繁是远东电离层的地区特色之一的论断,并指出这一现象可能与地磁水平分量H有关。虽然Es寻常波的极限频率foEs与仪器的灵敏度有关,但Smith等的结论在根据电离层垂测资料的分析提出之后,又得到了VHF的斜向探测资料的验证。因此,应是无容置疑的。然而,对这一特征的形成,尽管提出者已指出了与地磁水平分量的密切相关,仍存在一些不同的论点。论点之一,是认为这一特色的形成可能是由于远东地区的地理纬度与地磁纬度偏离较大的结果;论点之二,是认为序列性Es在中国的频繁出现是导致中国大陆Es出现率更高的原因。本文从地磁纬度的计算公式出发;从解释中纬度地区Es的形成卓有成效的风剪切理论出发,并列举了一些事实,指出了这二论点的困难。 最后。本文列举了foEs突然增加之前,有地磁K指数的剧变与地磁场水平分量H的一大一小两主要异常区,正好对应于Es出现率的一大一小两主要分布区这一事实,指出Es出现率不同的实质,就是地磁场水平分量的异常。

重庆地区电离层Es的遮蔽特性研究

目的研究获得重庆地区电离层Es的遮蔽特性,以及强Es对短波链路可用频率的影响,为相关无线电系统设计和使用提供依据。方法对2008—2018年期间重庆站电离层观测数据进行统计分析,得到Es临界频率和遮蔽频率的变化规律。引入遮蔽因子,分析Es遮蔽因子随地方时、季节的变化特征。利用新乡–昆明站短波链路试验数据,对强Es期间的链路可用频率变化情况进行验证。结果重庆地区Es主要发生在夏季白天,峰值强度出现在6月份的上午,临界频率约为8MHz。遮蔽因子的峰值出现在7月份,最大值约为0.8,且在日出前遮蔽效果较其他时刻显著。全遮蔽Es可发生在各地方时,平均发生率约为10%,峰值位于上午,峰值发生率约为21%。发生强Es遮蔽时,能够到达电离层F层并被反射的短波链路最低可用频率增加,特别是在白天。通过Es散射的链路最高可用频率显著增加,平均增加约10 MHz。结论重庆地区电离层Es的遮蔽程度主要随地方时和季节变化,随太阳活动的变化较小。Es的遮蔽程度在夏季的上午达到最强,在春秋季较弱。强Es期间,依靠电离层F层反射传播的短波链路最低可用频率增加,导致可用频段变窄,同时利用电离层Es散射传播的链路最高可用频率也有增加。

2009年1月强爆发性增温期间突发E(Es)层的响应

平流层爆发性增温(SSW)期间,低层大气温度场和风场等的剧烈变化会直接影响潮汐和风剪切作用.此举可能会导致电离层Es的相应变化.本文以2009年1月事件为例,分析了SSW期间Es层的响应.首先,在排除太阳活动和地磁活动对Es层影响的前提下,分析了昆明站附近MLT区域行星波和潮汐波的波动特性,发现此期间存在显著的2日行星波,并伴有日潮汐减弱和半日潮汐增强等波动现象;随后,分析相应时间段内Es层的变化特性发现,重庆和昆明站附近Es层强度明显减弱,且其高度显著抬升.这一现象与低层大气的波动变化具有同步性.最后,通过模拟经典风剪切理论下Es层金属离子的汇聚过程和运动轨迹,再现了SSW期间Es层与低层大气波动的耦合演化过程.该分析结果为研究低层-中层-高层大气的耦合过程提供了一种新的思路.

青岛地区电离层Es特征统计分析

利用青岛电波环境观测站电离层测高仪2001年至2011年共11年的观测数据,对Es层的季节变化和日变化特征进行了统计分析.统计结果表明:Es层发生概率与临频的季节变化和日变化为单峰结构,夏季和中午是Es发生最频繁和最强的时间;虚高的季节变化和日变化为双峰结构,季节上以4月份和9月份为主次峰,日变化上以7点和17点为主次峰;Es类型的发生次数从高到低依次为平型、低型、高型和尖型.

海南地区电离层Es特性研究

利用中国科学院空间科学与应用研究中心海南电离层观测站DPS-4电离层测高仪2002年3月至2005年2月的观测数据,对太阳活动下降期间海南地区上空发生的偶发E层(Es)的逐年变化和季节变化进行了统计分析．主要结果表明,在这3年中海南地区Es事件出现次数逐年增加; Esr,Esq出现最频繁,其次是Esr,而Esc和Esf出现次数较少,出现次数最少的是Esh;Es事件在夏季出现最为频繁,秋季和冬季次之,春季最为稀少;各季节不同类型Es事件的出现率也不同,其中Esl和Esq一般在各季节占主导地位,Esr其次, Esc,Esf和Esh出现次数较少,尤其是Esf在秋季几乎没有出现．这些结果对于进一步研究Es产生的物理机制提供了探测基础,同时对于电离层空间天气预报模型的建立也具有重要的意义．

武汉上空偶发E层与流星雨的联系

利用全天空流星雷达和数字测高仪联合观测数据,初步分析了武汉(30°32′N,114°22′E)上空2002年3次大的流星雨(英仙座、狮子座、双子座)及2003年象限座流星雨爆发期间Es的出现率变化趋势及其与流星观测量的关系.结果表明,在流星雨爆发时,雷达观测到的流星数目会显著增加;流星雨峰值过后,Es出现率也会增大.流星数和Es出现率间的平均互相关函数有两个峰值,第一个峰值平均出现在流星雨爆发后的第2天前后,第二个峰值平均出现在流星雨后第6天前后.我们认为,第一个峰值对应于流星雨期间的大量流星雨电离产生的Es,第二个峰值对应于流星雨后沉积的金属离子在风剪切作用下形成的Es.

六十年代狮子座强流星雨爆发期间的E_s层

利用1960年～1993年狮子座流星雨的34年资料和我国同时期Es层观测结果，研究了六十年代狮子座流星雨爆发期间，我国垂测站网fbEs参数的重大变化情况，不仅与其母彗星（CometP／Temple－Tuttle）的回归和同期目视及金达流星观测作了比较，而且还对中纬区f、l和c型Es层的流星维持机制作了初步讨论。

狮子座流星雨爆发对偶发E层的影响

狮子座流星雨是比较强的周期性流星雨,出现在每年的11月14-21日。爆发的峰值一般出现在11日左右。电离层偶发E层的成因很复杂,普遍认为流星雨是影响其的因素之一。本文利用武汉电离层观测台DGS256数字测高仪1999-2003年连续5年的观测数据,分析了狮子座流星雨爆发期间,偶发E层出现率的变化情况。得到,在狮子座流星雨爆发当天和之后的1-2天,偶发E层的出现率明显增强。且在流星雨爆发后的1-2天偶发E层出现率的峰值较当天的值大。

E_s层的可变性及预测的复杂性

数字测高仪256的观测表明,E_s层很不稳定,其强度和出现都频繁地变化。f_0E_s的反射系数多数情况都小于0.1,f_bE_s的反射系数为0.4。

GPS-CHAMP掩星探测的E_S层不规则结构经度变化规律(2001—2008)

本文利用GPS-CHAMP高分辨率的掩星探测数据,考察了ES层不规则结构随地理经度和随季节、倾角磁纬与太阳活动的变化特征.研究发现,ES层不规则结构的经度变化以波数1~5分量为主,呈现出多重波数特征.在低纬度带存在显著的波数4分量,其幅度存在季节依赖,在夏季和秋季明显高于春季和冬季.ES层不规则结构出现率随倾角磁纬的变化表现为赤道区和中纬度区较低,低纬区和极区较高.ES层不规则结构出现率的季节变化和年均值的逐年变化表现为夏季出现最频繁,秋季次之,冬春季最弱,随太阳活动水平的减弱而降低.