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电力线谐波辐射在分层各向异性电离层中的传播特点

吴静 周志为 闫旭

电力线谐波辐射在分层各向异性电离层中的传播特点

吴静, 周志为, 闫旭
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  • 电力线谐波辐射特指在电离层或磁层中观测到的来源于地面电力系统输电线的电磁波辐射, 其在电磁场时频功率谱中表现为400 Hz至5 kHz范围内, 频率间隔为50/100 Hz或60/120 Hz 的平行谱线, 已成为近地空间环境的一种人为污染源. 对于该现象的形成机理尚缺乏定量研究. 本文研究了非理想导电大地上方由电偶极子源产生的电磁场在分层各向异性电离层中的传播模型, 提出了一种新的求解方法, 有效解决了编程计算中的数值溢出问题, 并利用已有解析解对所提方法进行了验证. 在此基础上, 利用实际电力线、大地、电离层的相关参数, 研究了偶极子源频率、电离层下边界高度、大地电导率、地磁场方向等对电力线谐波辐射在电离层中的传播的影响. 结果表明, 频率等于地-电离层波导导波模截止频率时透入电离层的电力线谐波辐射强度更大; 谐波电流一定时, 大地电导率小的地区, 电力线谐波辐射的功率更大; 电力线谐波辐射在电离层中沿地磁场方向传播. 本文所得结果有益于阐释电力线谐波辐射现象的形成机理.
      通信作者: 吴静, wujing06@buaa.edu.cn
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 51207006)资助的课题.
    [1]

    Bullough K 1995 Handbook of atmospheric electrodynamics (Vol. 2) (Boca Raton: Fla CRC Press) p291

    [2]

    Simoes F, Pfaff R, Berthelier J J, Klenzing J 2012 Space. Sci. Rev. 168 551

    [3]

    Parrot M, Němec F, Santolk O, Berthelier J J 2005 Ann. Geophys. 23 3301

    [4]

    Němec F, Santolk O, Parrot M, Berthelier J J 2007 Adv. Space. Res. 40 398

    [5]

    Němec F, Santolk O, Parrot M, Berthelier J J 2007 Adv. Space. Res. 40 398

    [6]

    Němec F, Santolk O, Parrot M, Bortnik J 2010 J. Geophys. Res. 115 A11301

    [7]

    Němec F, Parrot M, Santolk O 2010 J. Geophys. Res. 115 A11301

    [8]

    Parrot M, Němec F, Santolk O 2014 Sci. Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics 40 1672(in Chinese) [吴静, 张翀, 付静静, 马齐爽 2014 北京航空航天大学学报 40 1672]

    [9]

    Wu J, Zhang C, Fu J J, Ma Q S 2014 Sci. Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics 40 1672 (in Chinese) [吴静, 张翀, 付静静, 马齐爽2014 北京航空航天大学学报40 1672]

    [10]

    Carson J R 1926 Bell Syst. Technol. J. 5 539

    [11]

    Wedepohl L M, Efthymiadis A E 1983 J. Atmos. Terr. Phys. 45 409

    [12]

    Yearby K H, Smith A J, Bullough K 1983 J. Atmos. Terr. Phys. 45 409

    [13]

    Tatnall A R L, Matthews J P, Bullouth K, Kaiser T R 2008 Chin. Phys. B 17 3629

    [14]

    Ni G Y, Yan L, Yuan N C 2008 Chin. Phys. B 17 3629

    [15]

    Ando Y, Hayakawa M, Molchanov O A 2014 Chin. Phys. B 23 034102

    [16]

    Wu J, Fu J J, Zhang C 2014 Chin. Phys. B 23 034102

    [17]

    Budden K G 1985 The Propagation of Radio Waves:The Theory of Radio Waves of Low Power in the Ionosphere and Magnetosphere (Cambridge: Cambridge Univ. Press) pp574-576

    [18]

    Nagano I, Mambo M, Hutatsuishi G 1975 Radio. Sci. 10 611

    [19]

    Xia M Y, Chen Z Y 1999 Sci. China Ser. E 29 163 (in Chinese) [夏明耀, 陈志雨 1999 中国科学(E辑) 29 163]

    [20]

    Lehtinen N G, Inan U S 2008 J. Geophys. Res. 113 A06301

    [21]

    Nabighian M N (translated by Zhao J X, Wang Y J) 1992 Electromagnetic Methods in Applied Geophysics (Vol. 1) (Beijing: Geological Publishing House) pp217-226 (in Chinese) [米萨克 N 纳比吉安著 (赵经祥, 王艳君译) 1992 勘查地球物理电磁法(第一卷)(北京: 地质出版社)第217226页]

    [22]

    Fu C M, Di Q Y, Wang M Y 2010 Sci. Chinese J. Geophys-Ch. 53 177(in Chinese) [付长民, 底青云, 王妙月 2010 地球物理学报 53 177]

  • [1]

    Bullough K 1995 Handbook of atmospheric electrodynamics (Vol. 2) (Boca Raton: Fla CRC Press) p291

    [2]

    Simoes F, Pfaff R, Berthelier J J, Klenzing J 2012 Space. Sci. Rev. 168 551

    [3]

    Parrot M, Němec F, Santolk O, Berthelier J J 2005 Ann. Geophys. 23 3301

    [4]

    Němec F, Santolk O, Parrot M, Berthelier J J 2007 Adv. Space. Res. 40 398

    [5]

    Němec F, Santolk O, Parrot M, Berthelier J J 2007 Adv. Space. Res. 40 398

    [6]

    Němec F, Santolk O, Parrot M, Bortnik J 2010 J. Geophys. Res. 115 A11301

    [7]

    Němec F, Parrot M, Santolk O 2010 J. Geophys. Res. 115 A11301

    [8]

    Parrot M, Němec F, Santolk O 2014 Sci. Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics 40 1672(in Chinese) [吴静, 张翀, 付静静, 马齐爽 2014 北京航空航天大学学报 40 1672]

    [9]

    Wu J, Zhang C, Fu J J, Ma Q S 2014 Sci. Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics 40 1672 (in Chinese) [吴静, 张翀, 付静静, 马齐爽2014 北京航空航天大学学报40 1672]

    [10]

    Carson J R 1926 Bell Syst. Technol. J. 5 539

    [11]

    Wedepohl L M, Efthymiadis A E 1983 J. Atmos. Terr. Phys. 45 409

    [12]

    Yearby K H, Smith A J, Bullough K 1983 J. Atmos. Terr. Phys. 45 409

    [13]

    Tatnall A R L, Matthews J P, Bullouth K, Kaiser T R 2008 Chin. Phys. B 17 3629

    [14]

    Ni G Y, Yan L, Yuan N C 2008 Chin. Phys. B 17 3629

    [15]

    Ando Y, Hayakawa M, Molchanov O A 2014 Chin. Phys. B 23 034102

    [16]

    Wu J, Fu J J, Zhang C 2014 Chin. Phys. B 23 034102

    [17]

    Budden K G 1985 The Propagation of Radio Waves:The Theory of Radio Waves of Low Power in the Ionosphere and Magnetosphere (Cambridge: Cambridge Univ. Press) pp574-576

    [18]

    Nagano I, Mambo M, Hutatsuishi G 1975 Radio. Sci. 10 611

    [19]

    Xia M Y, Chen Z Y 1999 Sci. China Ser. E 29 163 (in Chinese) [夏明耀, 陈志雨 1999 中国科学(E辑) 29 163]

    [20]

    Lehtinen N G, Inan U S 2008 J. Geophys. Res. 113 A06301

    [21]

    Nabighian M N (translated by Zhao J X, Wang Y J) 1992 Electromagnetic Methods in Applied Geophysics (Vol. 1) (Beijing: Geological Publishing House) pp217-226 (in Chinese) [米萨克 N 纳比吉安著 (赵经祥, 王艳君译) 1992 勘查地球物理电磁法(第一卷)(北京: 地质出版社)第217226页]

    [22]

    Fu C M, Di Q Y, Wang M Y 2010 Sci. Chinese J. Geophys-Ch. 53 177(in Chinese) [付长民, 底青云, 王妙月 2010 地球物理学报 53 177]

  • [1] 赵海生, 许正文, 吴振森, 冯杰, 吴健, 徐彬, 徐彤, 胡艳莉. 电离层中释放六氟化硫效应的三维精细模拟研究. 物理学报, 2016, 65(20): 209401. doi: 10.7498/aps.65.209401
    [2] 赵海生, 徐朝辉, 高敬帆, 许正文, 吴健, 冯杰, 徐彬, 薛昆, 李辉, 马征征. 电离层中性气体释放的早期试验效应研究. 物理学报, 2018, 67(1): 019401. doi: 10.7498/aps.67.20171620
    [3] 罗欢, 肖卉. 电离层回波谱展宽机理分析及频谱锐化方法. 物理学报, 2019, 68(21): 219401. doi: 10.7498/aps.68.20190887
    [4] 潘威炎. 关于地球曲率对低频电波电离层反射系数计算的影响. 物理学报, 1981, 30(5): 661-670. doi: 10.7498/aps.30.661
    [5] 洪清泉, 仲伟博, 余燕忠, 蔡植善, 陈木生, 林顺达. 电偶极子在磁各向异性介质中的辐射功率. 物理学报, 2012, 61(16): 160302. doi: 10.7498/aps.61.160302
    [6] 吕景发. 关于在各向异性介质中的契连科夫辐射. 物理学报, 1965, 121(5): 1083-1088. doi: 10.7498/aps.21.1083
    [7] 吕景发. 各向异性介质中契连科夫辐射的量子理论. 物理学报, 1965, 121(5): 1049-1060. doi: 10.7498/aps.21.1049
    [8] 郝书吉, 李清亮, 杨巨涛, 吴振森. 电离层调制加热产生极低频/甚低频波定向辐射的理论分析. 物理学报, 2013, 62(22): 229402. doi: 10.7498/aps.62.229402
    [9] 杨巨涛, 李清亮, 王建国, 郝书吉, 潘威炎. 双频双波束加热电离层激发甚低频/极低频辐射理论分析. 物理学报, 2017, 66(1): 019401. doi: 10.7498/aps.66.019401
    [10] 洪清泉, 余燕忠, 蔡植善, 陈木生, 林顺达. 磁偶极和电四极在磁各向异性介质中的辐射功率. 物理学报, 2010, 59(8): 5235-5240. doi: 10.7498/aps.59.5235
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  • 文章访问数:  427
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  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2015-03-27
  • 修回日期:  2015-05-14
  • 刊出日期:  2015-10-05

电力线谐波辐射在分层各向异性电离层中的传播特点

  • 1. 北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院, 北京 100191
  • 通信作者: 吴静, wujing06@buaa.edu.cn
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号: 51207006)资助的课题.

摘要: 电力线谐波辐射特指在电离层或磁层中观测到的来源于地面电力系统输电线的电磁波辐射, 其在电磁场时频功率谱中表现为400 Hz至5 kHz范围内, 频率间隔为50/100 Hz或60/120 Hz 的平行谱线, 已成为近地空间环境的一种人为污染源. 对于该现象的形成机理尚缺乏定量研究. 本文研究了非理想导电大地上方由电偶极子源产生的电磁场在分层各向异性电离层中的传播模型, 提出了一种新的求解方法, 有效解决了编程计算中的数值溢出问题, 并利用已有解析解对所提方法进行了验证. 在此基础上, 利用实际电力线、大地、电离层的相关参数, 研究了偶极子源频率、电离层下边界高度、大地电导率、地磁场方向等对电力线谐波辐射在电离层中的传播的影响. 结果表明, 频率等于地-电离层波导导波模截止频率时透入电离层的电力线谐波辐射强度更大; 谐波电流一定时, 大地电导率小的地区, 电力线谐波辐射的功率更大; 电力线谐波辐射在电离层中沿地磁场方向传播. 本文所得结果有益于阐释电力线谐波辐射现象的形成机理.

English Abstract

参考文献 (22)

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