电离层作为地球上层大气被电离化的一个区域,对人类的通信技术发展起着至关重要的作用。尤其是对于深海潜艇的通信技术,电离层提供了一种独特的天然传播介质,使得潜艇能在水下深处与外界进行通信。ELF(极低频)和VLF(甚低频)电磁波因其能够穿透深水层的特性,在深海通信中具有重要的应用价值。
《电离层ELF_VLF电磁波激发研究》一文由曹丙霞、周志权和乔晓林三位专家共同撰写,不仅回顾了国际上在ELF/VLF电磁波激发理论和实验方面取得的进展,而且深入探讨了提高电离层激发效率的多种技术手段。该论文的主要贡献在于提出了通过调制电离层电流来激发ELF/VLF电磁波的方法,并探讨了加热电离层以激发低频电磁波的物理模型和实验结果。
ELF/VLF电磁波之所以能够在水下深达数百米甚至数千米的海域内传播,是因为它们的频率范围落在3Hz到30kHz之间,这样的低频电磁波的穿透能力很强。过去,潜艇通信主要依赖于超长波(VLF)发射台或卫星通信,但这些方法存在各种局限性。相比之下,利用电离层作为传播介质,可以实现更加稳定和连续的深海通信。
文章中介绍的HF(高频)电磁波加热电离层的理论,基于将高频电磁波注入电离层,使得其中的等离子体温度升高,从而影响其导电性质,并最终激发ELF/VLF波的产生。这一过程通过改变电离层的导电状态,为电磁波的传播提供了基础。实验结果表明,这一方法是有效的,但也面临着效率低下的问题。因此,文章详细讨论了如何优化加热系统,以提高激发ELF/VLF电磁波的效率。这包括改进能量传输机制、精确控制电离层加热过程、减少能量损失以及实现精确的能量聚焦等技术挑战。
文章还展望了未来电离层ELF/VLF电磁波激发技术的研究方向。随着对电离层响应特性的更深入理解,优化激发技术、提升通信质量、探索新的电离层调制策略成为可能。考虑到我国地理条件的特殊性,论文还特别提出了在国内进行相关研究时需要考虑的问题,包括地形、气候对电离层特性的影响,以及如何设计适应我国地理和气候条件的激发方案。
这项研究的科学价值和技术创新点在于它为深海通信技术提供了新的视角和方法,有助于提升深海通信的可靠性和覆盖范围。同时,该论文作为国内在电离层ELF/VLF电磁波激发技术研究领域的参考文献,也对推动我国在该领域的自主研发具有重要的指导作用。
该篇论文通过介绍国际上的研究动态和实验成果,结合我国的实际地理条件,提出了一系列对电离层ELF/VLF电磁波激发技术研究的见解和建议。这不仅促进了国内外学术交流,而且为我国深海通信技术的发展提供了宝贵的理论和技术支持,具有显著的实用价值和长远的科学意义。