驰豫碰撞模型下非相干散射谱的计算.pdf

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1、!第!"卷!第!!期!#$$"年!!月"!$!驰豫碰撞模型下非相干散射谱的计算"薛!昆""""%"!徐!彬!吴!健!郭立新"7西安电子科技大学理学院!西安&"##&",%7中国电波传播研究所电波环境特性及模化技术国家重点实验室!北京"#%%#$摘要!!在驰豫模型下利用十三阶矩近似求得视线方向的分布函数!利用这样的分布函数来计算非相干散射谱7由于十三阶矩近似是以R-cL1//分布为基展开的多项式解!除了R-cL1//项!它还包括了热流项和粘滞项的贡献7而正是由于这两项的贡献导致了由它计算的谱函数会出现不对称7现有的非相干散射雷达的数据处理都是在假定离子的分布函数是R-cL1//

2、分布的条件下进行的!由此得到的电离层离子温度和电子温度都是不精确的!因此利用驰豫模型下的十三阶矩近似求得的分布函数能提高非相干散射谱的精度和减少在推导电离层参数过程中的误差7关键词!!非相干散射雷达!非相干散射谱!(5:3YIFQQ方程!非0FZ6<::速度分布!!非相干散射雷达能对多种电离层等离子体重要一系列论文研究了如何选择一个可以加快级数收敛’$)""(参数同时进行测量!而且测量区域可覆盖由N区到速度的最优化的零阶分布函数进行了研究!他%###U,左右的高度范围!已经成为了目前研究电指出对中等规模的电场!选取双R-cL1//分布函数离层结构与动力学过程最强有力的地面探测

3、工具7作为权函数会加速收敛过程!对大电场的情况!权’"(+K-24给出了非相干散射雷达的探测原理!并使函数应选择为环形R-cL1//分布!同时对比了解析用S3<,4<2雷达的探测数据给出了直接和间接探方法和R<2:1’F-0/<方法的结果7Y8610:和测电离层参数的方法7然而现有的非相干散射雷达H-:38.//101等对不同的组分对非相干散射谱的影响’"%(’"()"!(反演技术都是基于标准的R-cL1//分布来进行的7做了细致的工作7吴健等对双R-cL1//分但是在大多数情况下等离子体是处于非热平衡状态布函数进行了修正!给出了解析解7使用双R-c’的!例如高纬高能粒子沉降

4、会产生很大的电流和热L1//分布仅能给出一个较好的数学形式!却无法给流!同时高纬+层和Q层会不时地出现大的对流电出明确的物理含义!而以R-cL1//分布为基的级数场和相对较大的磁场间的相互作用!此时H<012:B解!级数项明确对应于速度的高阶矩7此外!@-.:<’%!((力便会对离子产生加速7人工电离层加热等等等最近又认为电子的速度分布函数是U-99-分布!’"$(都会导致等离子体显著地偏离热平衡的R-cL1//分把离子的速度分布函数看成是R-cL1//分布7’>(’"&!")(布7T-,-2等首先把@:’R-80.51等的结果应用到本文就是根据@:’R-80.51等使用在驰

5、豫模非相干散射雷达上!讨论了不同雷达参数和电离层型下十三阶矩近似求得一个离子速度分布函数的近’"?(参数对功率谱的影响7他们发现使用R-cL1//分析似解!根据@31;;.1/P理论计算非相干散射谱7由程序确定非平衡状态下的地球物理参数!得到的离于这个分布函数包括了热流和粘滞项的贡献!所以子密度存在很大的误差!电子离子温度比的误差可它在一定程度上改善了非相干散射谱的计算精度!’!(以达到!#J7"?))年@8K-2:<计算了Q层的处于同时可以减小在推导电离层参数过程中产生的误非热平衡状态的等离子体的功率谱7Y8610:发表的差!这样最终在利用非相干散射雷达研究电离层的!%##

6、$’"%’%&收稿!%##&’#>’#)收修改稿!"国家自然科学基金"批准号#>#("#%%($和国防重点实验基金资助项目!""+’,-./#c81U82?">?#$!"$(75<,!第!"卷!第!!期!#$$"年!!月"!$$过程中发挥较大的优势7)=$I’$$I.‘%$(BM=$HN:$"=$N=$/$">$)0!!离子速度分布函数的计算或者可以写成如下形式离子速度分布函数的计算的出发点是*

7、对每一种独立于其他带电粒子的离子进行求解!对于其中=$/g%$"/$&%#X*F%$1$*%$是R-cL1//分布!5是离子与中性粒子的碰撞频率!而5又直接第$种离子!*