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空气介质和电离层是电导率不同的分层媒质，当研究由空气层中电流或磁矩激发的电磁场时，地面接收到的电磁波不仅受到空气介质、地下介质的影响，而且还受到电离层的影响。首先，推导出了电磁场一般边值问题，然后，将电离层、空气及地壳视为均匀、线性、各向同性的三层媒质，考虑地壳、空气、电离层的相互耦合，利用分离变量法推导求得了位于地壳表面水平谐变电偶板子的电磁响应表达式，通过这些表达式能够方便地求出电离层影响下均匀半空间空气层中的电磁场场值，同时，为后续的数值计算奠定了理论基础。