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第1章 电磁理论准备1

1.1自由空间中电磁场的基本定律1

1.1.1静止电荷与静电场1

1.1.2恒定电流与静磁场3

1.1.3时变磁场激发的电场——法拉第（Faraday）电磁感应定律5

1.1.4时变电场激发的磁场——位移电流的假设5

1.1.5麦克斯韦（Maxwell）方程组与洛仑兹（Lorentz）力公式6

1.2物质中的宏观电磁场7

1.2.1物质的极化7

1.2.2物质的磁化9

1.2.3导电物质中的传导电流10

1.2.4物质中的麦克斯韦方程组11

1.2.5媒质分界面上场的边值关系12

1.3平面波在两种均匀各向同性媒质分界面的反射与透射14

1.3.1均匀各向同性媒质中的平面波14

1.3.2平面波在两种均匀各向同性媒质分界面的反射和折射15

1.3.3布儒斯特角和无反射18

1.3.4全反射与临界角18

1.3.5反射系数19

1.4成层地面和电离层对低频电磁波的反射特性和表面阻抗21

1.4.1地面对低频电磁波的近似边界条件以及表面阻抗21

1.4.2成层地面对平面电磁波的反射及其表面阻抗22

1.4.3电离层的电参量和低电离层的电子浓度与碰撞频率的高度分布27

1.4.4低电离层对低频水平极化波的反射和它的表面导纳30

1.4.5电离层对垂直极化波的反射和它的表面阻抗34

1.4.6渐变电离层中表面阻抗所满足的微分方程37

第2章 均匀半空间的垂直和水平电偶极子激起的电磁场40

2.1均匀平地上垂直电偶极子激起的电磁场40

2.1.1场分量满足的微分方程41

2.1.2柱坐标下Helmholtz方程的一般解42

2.1.3球面波函数按柱函数展开43

2.1.4电磁场的形式解44

2.1.5 Sommerfeld型积分的奇点与单值分支46

2.1.6侧面波的估值48

2.1.7地面对垂直电偶极子辐射方向性图的影响50

2.2地下（水下）水平电偶极子在均匀半空间激起的电磁场53

2.2.1场分量的傅立叶变换53

2.2.2场分量变换～Ex和～Bx的求解55

2.2.3两个区域中场分量的一般积分表达式57

2.2.4场分量的化简61

2.2.5讨论和计算67

附录A区域1中Fp1（p，？，z＋d）的估值71

附录B区域2中E2p （p，？，z＋d）的估值75

2.3地上（海面上）水平电偶极子在地面上激起的电磁场81

2.3.1无耗空间一侧电磁场的积分表达式81

2.3.2场分量的化简84

2.4沿海水和一维各向异性岩层分界面传播的侧面波93

2.4.1场分量的积分表达式94

2.4.2场分量化简的结果99

2.4.3计算与测量的结果比较101

第三章 沿均匀光滑球形的地面传播的地波106

3.1 Fock地波绕射理论106

3.1.1球坐标下场方程的一般解107

3.1.2格林函数eik R／R按勒让德多项式展开109

3.1.3球形地面以上的电磁场的形式解110

3.1.4 Watson变换和留数级数解111

3.1.5当v和z都很大时h（1）v （z）的渐近表达式113

3.1.6 Fock的地波绕射计算公式116

3.2球形地面地波绕射公式的另一种求法118

3.2.1分离变数求解亥姆荷兹方程118

3.2.2利用源区边界条件确定系数As121

3.2.3地波场强表达式123

3.2.4复宗量Airy函数的性质及其数值计算方法124

3.2.5模方程的根ts的分布126

3.3大气折射指数分层不均匀对地波绕射场的影响128

3.3.1大气球面分层模型下场分量的一般表达式129

3.3.2大气折射指数随高度线性变化时地波绕射场的解131

3.4典型的均匀光滑路径条件下地波场强的计算结果134

3.5地下水平电偶极子在均匀球形地面产生的侧面波135

3.5.1垂直电偶和磁偶极子在均匀球形地面上产生的电磁场136

3.5.2地下水平电偶极子在地面上产生的电磁场140

3.5.3地下水平电偶极子在地下产生的电磁场144

3.5.4计算和讨论145

第四章 不均匀不平坦地面的地波传播148

4.1分段均匀路径的地波传播——J.R.Wait公式148

4.1.1分段均匀的平面地面上的地波传播148

4.1.2分界线与传播路径夹角的影响152

4.1.3分段均匀的球形地面上的地波传播衰减因子153

4.1.4 Millington经验公式155

4.2沿分段均匀球形地面传播的地波波模转换157

4.2.1均匀光滑地面地波衰减因子的表达式158

4.2.2二段均匀光滑地面上地波衰减因子表达式160

4.2.3三段均匀光滑地面上空的地波场163

4.2.4 n段均匀光滑路径上空的地波场165

4.2.5分析和讨论167

附录A矩阵C21单元的计算168

4.3不规则地面上地波传播衰减函数的积分方程数值解法169

4.3.1不规则地面上地波衰减函数满足的积分方程170

4.3.2位于地面以上各点接收的场172

4.3.3典型条件下计算结果173

第五章 甚低频波在地-各向同性电离层之间的波导传播理论175

5.1平行平面波导175

5.1.1平行平面波导的波场结构175

5.1.2平面波导中偶极子所建立的场179

5.2球面二阶近似182

5.2.1球面二阶近似的波型结构182

5.2.2垂直电偶极子在波导中所建立的场188

5.2.3平面模型与二阶球面近似的适用条件191

5.3球面模型的爱里函数描述193

5.3.1高度函数的爱里函数近似193

5.3.2垂直电偶极子在波导中的辐射场198

5.3.3高度函数用爱里函数描述的精度200

5.3.4与低阶近似比较203

5.4各向同性条件下各阶波型的计算204

5.4.1理想的无损耗条件下模方程的根205

5.4.2非理想情况下模方程的根206

5.4.3表面阻抗的计算207

5.4.4各阶模的传播参数以及高度增益函数的计算208

第六章 地球磁场影响下的电离层的反射特性和阻抗矩阵209

6.1地球磁场影响下的电离层介质特性209

6.2均匀各向异性介质中传播的寻常波与非寻常波213

6.3均匀锐边界电离层的反射系数216

6.4电离层的阻抗矩阵以及它满足的微分方程224

6.5阻抗矩阵初始值的确定229

6.6反射系数与表面阻抗的相互关系231

6.7地球曲率对低频电波电离层反射系数计算的影响233

6.7.1球面分层模型下电离层中电磁场切向分量满足的微分方程234

6.7.2计算结果和讨论236

第七章 长波天波传播238

7.1地面和电离层之间垂直电偶极子所产生的场238

7.2天波在照明区的几何光学近似241

7.3天波在阴影区的留数级数表示245

7.4天波在焦散区的计算248

7.5 CCIR推荐的天波传播工程计算方法249

7.5.1接收点电场的表达式249

7.5.2天波射线到达角?和路径长度L250

7.5.3电离层球面弯曲会聚系数252

7.5.4地面的反射系数254

7.5.5电离层反射系数254

7.5.6天线背景因子（cut back factor ）256

7.6低频天波幅度与相位的时变特性260

7.6.1天波的昼夜季节变化260

7.6.2低频脉冲传播与天地波分离261

第八章 地球磁场影响下的地-电离层波导传播理论263

8.1地-电离层波导中电磁场满足的微分方程和边界条件263

8.2球面二级近似下，垂直电偶极子在波导中建立的电磁场266

8.3爱里函数近似下，垂直电偶极子在波导中建立的电磁场273

8.4典型条件下各阶模传播参数计算的结果280

第九章VLF电波在不均匀波导中的传播285

9.1各向同性地-电离层波导中的突变不均匀性285

9.2地球磁场影响下的地-电离层波导中的突变不均匀性289

9.3 VLF波场强和相位的昼夜季节变化及昼夜过渡期的模转换干涉现象293

9.4各向同性地-电离层波导中的渐变不均匀性296

9.5地球磁场影响下的地-电离层波导中的渐变不均匀性301

9.6 VLF波场强和相位随距离变化及多模干涉现象306

9.7 VLF传播相位随机起伏标准偏差以及多模干涉区的相位稳定性309

9.7.1单模区的传播相位起伏标准偏差309

9.7.2多模干涉区的传播相位起伏标准偏差310

9.8有海浪起伏时海水中甚低频电波的传播相位和幅度变化317

9.8.1海浪波形的模拟317

9.8.2当电磁波沿水波柱方向传播时水面上的电磁场319

9.8.3电磁波传播方向与柱方向不相平行时水面上的电磁场320

9.8.4水下电磁场与海面上电磁场的关系324

9.8.5水下磁场分量的计算326

9.8.6海浪引起的场强和相位脉动329

9.9甚低频传播相位的异常变化331

第十章 极低频传播与舒曼谐振333

10.1垂直电偶极子在均匀各向同性波导中产生的ELF场333

10.2 ELF垂直磁偶极子在均匀各向同性地-电离层波导中激起的电磁场339

10.3 ELF水平电偶极子在均匀各向同性地-电离层波导中的场343

10.4 ELF波传播衰减率和相速的计算350

10.5发射天线附近地面导电率各向异性对天线发射效率及方向性的影响354

10.5.1地层导电率各向异性时的地面阻抗355

10.5.2地层导电率各向异性条件下地-电离层波导中传播的ELF波的模方程360

10.5.3发射天线附近地层导电率各向异性对天线发射效率及方向性的影响363

10.6超低频传播与空腔谐振365

第十一章 星载VLF发射装置在海面上产生的场369

11.1电偶极子在均匀无限大电离层中的辐射场370

11.1.1场的解析表达式370

11.1.2远区场的渐近表达式374

11.1.3计算结果及讨论376

11.1.4结论380

11.2磁偶极子在均匀无限大电离层中的辐射场381

11.2.1场的解析表达式381

11.2.2远区场的表达式384

11.2.3计算结果及讨论385

11.3星载的VLF磁偶极子在海面上产生的场389

11.3.1电磁场的付里叶变换389

11.3.2海面上场变换的数值计算结果392

11.3.3海面上磁场的准纵近似395

11.3.4垂直磁偶极子在海面上产生的场及一些特殊情况398

11.3.5结论400

11.4星载的VLF电偶极子在海面上产生的场401

11.4.1在电离层和空气层中电磁场的付里叶变换402

11.4.2海面上磁场的准纵近似404

11.4.3另外一些特殊情况406

11.4.4结论408

11.5水平分层不均匀电离层中辐射源在海面上产生的场409

11.5.1分析计算409

11.5.2海面上场变换的准纵近似412

11.5.3电离层中的VLF辐射源在海面上产生的场415

第十二章 沿涂敷介质层的导电基底传播的表面波与侧面波418

12.1垂直电偶极子在涂敷介质的导电基底上激励的电磁场418

12.1.1场分量的积分表达式418

12.1.2理想导电基底情况下极点方程的根422

12.1.3理想导电基底情况下场分量的完整表达式427

12.1.4理想导电基底情况典型条件下的计算和讨论431

12.1.5非理想导电基底情况下极点方程的根433

12.1.6非理想导电基底情况下场分量的完整表达式437

12.1.7非理想导电基底典型条件下的计算和讨论441

12.2水平电偶极子激励的电磁场443

12.2.1场分量的积分表达式444

12.2.2电型波分量449

12.2.3磁型波分量453

12.2.4场分量的完整表达式458

12.2.5典型条件下的计算和讨论461

12.3位于导电基底中的水平电偶极子激励的电磁场466

12.3.1场分量的积分表达式467

12.3.2电型波分量的估值470

12.3.3磁型波分量的估值477

12.3.4场分量的完整表达式482

12.3.5薄层近似486

12.3.6计算和讨论489

12.4垂直电偶极子在涂有介质层的球形导电基底上的场492

12.4.1大气和介质层中的波场结构492

12.4.2利用源区条件确定激励系数As495

12.4.3大气层中地波场公式497

12.4.4各阶波型传播参数ts随介质层厚度的变化497

12.4.5计算与讨论498

参考文献501