论文部分内容阅读
舒曼谐振(Schumann resonance,简称SR),是由雷暴、闪电等自然现象激发形成,并在地球-电离层空腔之间传播的一种全球的电磁振荡。本文研究了SR波的传播模型,分别仿真分析了均匀谐振腔和非均匀谐振腔下SR波的解析模型,同时对实际观测的ELF电磁SR信号进行极化分析,并基于极化分析的结果,讨论极化滤波的可能性。首先,本文采用解析模型的方式模拟了SR波,选取Williams形式的电偶极子发射源作为SR波的激发源。在假设全球电导率不变、电离层是各向同性的理想情况下,应用麦克斯韦方程组公式推导出理想情况下的SR波解析式,建立SR波的传播方程。经过仿真模拟,得到理想情况下SR波的各阶谐振频率分别为10.6Hz、18.5Hz、26.8Hz、33Hz。通过改变发射源的位置以及地球半径等信息,可以得到SR波的谐振频率与地球本身的尺寸有关。在此基础上,针对实际环境中的两类模型:(1)黑夜-白天情况;(2)地球某一位置电导率突变情况,分别进行了详细的分析说明。黑夜-白天模型中,白天与夜晚电导率是不同的,采用微扰技术对理想模型中电导率模型进行修改,引入电离层扰动的修正项。地球某一位置电导率突变情况模型中,接收点接收到的ELF磁数据有两部分组成,一部分是直达波,另一部分是由干扰点到接收点的散射波。然后,研究极化的概念,分别阐述五种极化描述子的关系以及在描述极化特性时的特点。本文对SR波的产生机理做了具体的表述,并将全球雷暴源模型化分成三个雷暴源,并对永胜、通海、巧家、芒市、威海观测站采集到的SR波数据进行极化分析,包括极化方向、极化平面性、极化轴比等一些极化参数,并对比分析了观测结果与仿真结果。最后,针对几种常见的观测数据中的干扰进行极化分析,并在此基础上进行了极化滤波抑制干扰的可行性分析。分析认为,对于实际观测信号仅有磁场没有电场的情况下,由于信号信噪比极低,特别是缺乏独立的SR信号与干扰信号先验知识条件下,信号与干扰在极化方向或频率相近的情况下,并不适合采用极化抑制。