基于自然雷電的甚低頻傳播特性分析

張曙霞，彭 丹

(海軍工程大學電子工程學院，湖北 武漢 430033)

甚低頻通信是指利用頻率為3kHz～30kHz的無線電波進行遠距離信號傳輸的一種通信方式。由于甚低頻電波較高頻電波而言在海水中的衰減較弱，能深入巖層，且具有傳播較穩定、損耗較小的特點，其在海岸—艦艇、對潛通信中的應用日益廣泛;但是甚低頻傳播特性隨時間是不斷變化的，在某些海區會出現時變的傳播陰影區，表現為信號強度在某些頻率的大幅度衰落，因此實時地分析評估甚低頻傳播特性是十分必要的。

基于自然雷電的被動式甚低頻傳播特性的分析，由于不主動輻射信號，在軍事工程應用中具有很重要的意義。

雷電是云與云、云與大氣、云與地之間強烈的放電現象，雷電放電電壓可高達500kV以上，閃電峰值電流可達500kA～600kA［1］，閃電電流變化快，放電過程時間短，能產生強烈的電磁輻射，雷電電磁波在地球表面和電離層下界面形成的球形波導中以多階模傳播。作為波導壁之一的電離層下界面高度:白天約70km，夜晚上升到約90km，這種不連續性會引起不同階模之間的轉換，形成模式干涉現象。地球表面與電離層下界面形成具有損耗的波導壁，雷電電磁波能在波導壁引導下在波導中向遠處傳播，除高階模外僅有少量的電磁波進入波導壁電離層和大地被損耗掉，故傳播衰減較小，可以傳播到很遠的地方，因此雷電對甚低頻通信的影響是全球性的，接收到的雷電脈沖實際攜帶了地—電離層波導中甚低頻傳播特性。……