Truyền sóng trong tầng điện ly

Truyền sóng trong tầng điện ly + Thông số điện của tầng điện ly - Khi bỏ qua va trạm của electron với các hạt nặng. Giả thiết sóng phẳng phân cực tuyến tính truyền vào tầng điện đồng nhất với mật độ N. Nếu có một điện trường ngoài thì các ion và electron sẽ chuyển động có hướng và tạo thành mật độ dòng điện dẫn j t m E = E e w e e ion ion J eNv J eNv = = r r r r Mật độ dòng dịch dich 0 J = jwe E r r Mật độ dòng trong tầng điện ly e dich

+ Đặc điểm vật lý của tầng điện ly

- Quá trình ion hóa các nguyên nhân

Ion hoá do năng lượng các tia bức xạ

Ion hóa do va chạm hạt nặng

- Quá trình tái hợp

Trực tiếp

Gián tiếp

0

12394

ion

hc

A

2

2

mv

W

>

- Các lớp cực đại điện tích

Do mật độ chất khí thay đổi theo độ cao

Do phần trăm các chất khí không giống nhau theo độ cao

Năng lượng ion hóa không giống nhau theo độ cao

+ Thông số điện của tầng điện ly

- Khi bỏ qua va trạm của electron với các hạt nặng Giả thiết sóng phẳng phân cực tuyến tính truyền vào tầng điện đồng nhất với mật

độ N Nếu có một điện trường ngoài thì các ion và

electron sẽ chuyển động có hướng và tạo thành mật độ dòng điện dẫn

j t m

E = E e ω

ion ion

J eNv

J eNv

=

=

Mật độ dòng dịch

0

dich

Jr = j ωε Er

Mật độ dòng trong tầng điện ly

e dich

Jr ≈ Jr + Jr

Mật độ dòng điện trong môi trường bán dẫn bất kỳ

Phương trình chuyển động của electron

Mật độ dòng trong tầng điện ly

J r = σ E r + j ωε E r

j t

dv

dt

ω

2

0

m

ωε

ω ε

5 Trường tại điểm khoả sát

Với

2

2 0

' 1 0

Ne m

ε

ω ε σ

= −

=

2 2

0

0

Ne m

ω

ε

=

2 0

' 1 ( ω )

ε

ω

= − '

v

= =

Đặt

Xét sự phụ thuộc của trường tại điểm thu vào tần số

Nên

Khi ω = ω0, ε’ = 0 à Vô lý

Khi ω < ω0, ε’ < 0 à ε ' = ± j ε '

' z

j t c m

E E e ω eω ε

= Hay à vô lýj t c ' z

m

E E e ω e−ω ε

=

Khi ω > ω0, ε’ > 0

c m

ω

ω − ε

80,8 [ ]

[ ]

' 1

e N cm

f kHz

+ Thông số điện của tầng điện ly

- Khi xét đến sự va trạm của electron với các hạt nặng

dv

dt

γ

r

eE v

m γ j ω

=

+

r r

0

γ

2 2

0

2

1 1

'

ω γ

ε

ε

+

−

=

m Ne

2

Ne m

γ σ

=

+

3

2 2

' 1 3,19.10 N

ε

γ ω

= −

+

8

2,82.10 N γ

σ

−

=

+

+ Sự hấp thu sóng của tầng điện ly

- Khi ω2 >> γ2

3 2

8 2

' 1 3,19.10 2,82.10

N N

ε

ω γ σ

ω

−

= −

=

- Khi ω2 << γ2

3 2

8 2

' 1 3,19.10 2,82.10

N N

ε

γ γ σ

γ

−

= −

=

15

30

30 2,82.10

30 2 2

p

Nf c

λσ

−

=

8 2

30 15.2,82.10

p

N f

σλ

γ δ

π

−

≈

=

+ Sự hấp thu sóng của tầng điện ly

- Khi ω2 >> γ2

- Khi ω2 << γ2

+ Tốc độ pha và tốc độ nhóm trong môi trường ion hóa

2 0

' 1

0

Ne m

ε

ω ε σ

= −

=

1

2

m

m

x

v x

v

ω ω

m

+ Tốc độ pha và tốc độ nhóm trong môi trường ion hóa

2 1

1 2

1 2

.

n

p p

d

 

 

 

+ Truyền sóng phản xạ tầng điện ly điều kiện phản xạ

2

80,8

n

f ε

80,8

f

max

80,8

th

Bức xạ thẳng đứng vào tầng điện ly

Bức xạ xuyên góc vào tầng điện ly

0

max

N

−

+ Truyền sóng vào tầng điện ly – góc tới giới hạn

Áp dụng định lý sin và định

lý cos cho một tam giác

14 + Vùng im lặng

f > fc≅ 30-50 MHz

f < flow≈ 2 MHz (strongly attenuated)

Sky Wave

2Mhz<f<30Mhz ~ HF

EARTH

Ionosphere