甚低频(Very Low Frequency,VLF)电磁波在地球-电离层波导腔中传播损耗小、衰减慢、相位与幅度稳定,广泛应用于VLF通信和导航、电离层加热、全球闪电分布反演等领域。VLF对电离层扰动敏感,电离层参数发生变化时,其相位、极化等都会出现变化。本文基于时域有限差分法(Finite Difference Time Domain,FDTD)建立了VLF电磁波在磁化等离子体中的传播模型,并进行了如下研究。首先,研究了球坐标系下的2D-FDTD传播模型,针对传统截断边界处的反射问题引入各向异性完美匹配层(Uniaxial Perfectly Matched Layer,UPML),推导了UPML边界的Maxwell方程,建立了基于UPML边界的球坐标系下的2D-FDTD模型,有效解决了PEC边界存在的反射问题。为进一步优化模型,采用了相位补偿算法解决了FDTD法采用的有限差分带来的数值色散问题,在不改变网格大小的情况下极大程度减少了数值色散。之后,采用单频信号研究了VLF电磁波在磁化等离子体电离层中传播的相位、极化等特性。垂直方向上,在较低高度电磁波相位基本保持线性变化,而在较高高度电离层对电磁波的影响导致相位脱离线性变化。电磁波辐射频率越低,其传播中就会在越低的高度出现相位异常。电离层的参数,电子密度和碰撞频率在变化时也会对电磁波相位产生不同的影响,在电子密度增大或碰撞频率减小时,都会导致电离层对相位影响加剧,使电磁波在更低的高度发生相位异常。在电离层底部高度以下,电磁波的极化不随时间变化,呈现稳定的椭圆极化。地面水平方向上电磁波接近线极化,并且极化椭圆幅不改变。垂直方向上极化椭圆在波导的较低高度规律转动,较水平方向变化更加剧烈,到达一定高度后,电离层对电磁波的衰减导致极化椭圆的尺寸减小,同时极化椭圆发生不闭合的现象。根据轴比,垂直方向上,电磁波从发射时的线极化波逐步向圆极化波变化,在约70km高度开始出现异常,轴比失去逐渐增大的趋势并不再以周期发生变化。最后,采用人工源闪电脉冲的实测数据对VLF传播模型进行了修正和比对测试。根据实测数据反演电离层参数,实测数据闪电脉冲的一次反射波和二次反射波与仿真数据吻合较好。根据观测数据反演电离层可知,白天、夜间电离层反射高度差大致相差23.2km。进一步采用宽频带闪电脉冲信号分析了电离层参数对反射高度的影响,仿真结果表明电子密度增大或碰撞频率缩小会导致反射高度下降。