大氣波導(dǎo)環(huán)境中電波傳播的建模與仿真.pdf

1、大氣波導(dǎo)是一層不同于標(biāo)準(zhǔn)大氣的特殊大氣層，大氣波導(dǎo)層有著較大的負(fù)折射率梯度值。由于大氣環(huán)境對(duì)電磁波的折射作用，大氣波導(dǎo)層能夠使一定角度范圍內(nèi)的電磁波射線(xiàn)向下彎折，且向下彎曲的曲率大于地球表面的曲率，從而使射向地面的電磁波被地面反射，使得電磁波被陷獲在波導(dǎo)層內(nèi)向前傳播。大氣波導(dǎo)層的出現(xiàn)會(huì)使得一部分電磁波原本能夠傳播到的區(qū)域成為電磁盲區(qū)，但同時(shí)也能使部分電磁波以較小的衰減沿著波導(dǎo)層傳播到很遠(yuǎn)的地方，且電磁信號(hào)較強(qiáng)。由于無(wú)線(xiàn)電電子系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)必

2、須依靠電磁波所攜帶的能量或信息，因此大氣中電磁波波場(chǎng)的改變，將極大地影響這些電子設(shè)備的正常工作。在各類(lèi)大氣波導(dǎo)中，由海水蒸發(fā)所致的蒸發(fā)波導(dǎo)出現(xiàn)概率最高，幾乎在任何時(shí)間、任何海域均有出現(xiàn)。因此研究大氣波導(dǎo)，尤其是蒸發(fā)波導(dǎo)，探討大氣波導(dǎo)對(duì)無(wú)線(xiàn)電電子系統(tǒng)的影響以及如何有效利用大氣波導(dǎo)現(xiàn)象等問(wèn)題，都具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。 在現(xiàn)代化戰(zhàn)爭(zhēng)中，雷達(dá)一直是一種重要的武器裝備。隨著科技的發(fā)展和戰(zhàn)爭(zhēng)樣式的變革，電子戰(zhàn)、信息戰(zhàn)已經(jīng)成為戰(zhàn)爭(zhēng)開(kāi)始后首先即要

3、進(jìn)行的作戰(zhàn)樣式，能否及時(shí)準(zhǔn)確獲取敵情關(guān)系著戰(zhàn)爭(zhēng)的成敗。對(duì)于雷達(dá)系統(tǒng)而言，大氣波導(dǎo)的出現(xiàn)就會(huì)產(chǎn)生雷達(dá)探測(cè)空洞(不利一面)和雷達(dá)超視距探測(cè)(有利一面)等問(wèn)題。所以利用蒸發(fā)波導(dǎo)實(shí)現(xiàn)雷達(dá)超視距探測(cè)成為目前雷達(dá)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)問(wèn)題。 本文主要論述了大氣波導(dǎo)環(huán)境中電波傳播情形、蒸發(fā)波導(dǎo)環(huán)境對(duì)雷達(dá)性能的影響、蒸發(fā)波導(dǎo)探測(cè)與雷達(dá)超視距探測(cè)的一致性等問(wèn)題。文中概括了大氣波導(dǎo)研究的重要意義和國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究的歷史和現(xiàn)狀；通過(guò)闡述大氣折射率及修正大氣折射

4、率的概念，詳細(xì)描述了大氣波導(dǎo)的出現(xiàn)判據(jù)和特征參量、波導(dǎo)的分類(lèi)以及成因等知識(shí)，與此同時(shí)還給出了實(shí)現(xiàn)蒸發(fā)波導(dǎo)傳播的必要條件；通過(guò)研究波導(dǎo)模法、拋物方程法、幾何光學(xué)法等描述電波傳播的基本理論，比較它們各自的優(yōu)缺點(diǎn)，最終選擇使用射線(xiàn)描跡法建立大氣波導(dǎo)中的電波傳播模型，同時(shí)針對(duì)不同的波導(dǎo)類(lèi)型使用Mat lab語(yǔ)言進(jìn)行了計(jì)算機(jī)仿真和結(jié)果分析；根據(jù)雷達(dá)超視距探測(cè)的實(shí)際需要，建立了蒸發(fā)波導(dǎo)中雷達(dá)探測(cè)誤差模型，并進(jìn)行了計(jì)算機(jī)仿真和分析的工作，給出了蒸發(fā)波

5、導(dǎo)中雷達(dá)探測(cè)的斜距、高度和角度誤差的修正方法及其誤差結(jié)果，對(duì)得到的誤差結(jié)果進(jìn)行了定性的分析；最后，本文還給出了蒸發(fā)波導(dǎo)探測(cè)與雷達(dá)超視距探測(cè)一致性實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，在實(shí)驗(yàn)中使用精度高、反應(yīng)速度快的大氣波導(dǎo)測(cè)試儀測(cè)量蒸發(fā)波導(dǎo)是否出現(xiàn)及其相關(guān)參數(shù)，同時(shí)利用岸邊的雷達(dá)進(jìn)行實(shí)際探測(cè)，觀(guān)察雷達(dá)是否能夠進(jìn)行超視距探測(cè)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示當(dāng)蒸發(fā)波導(dǎo)出現(xiàn)時(shí)，雷達(dá)能夠進(jìn)行超視距探測(cè)，且雷達(dá)電波信號(hào)的強(qiáng)弱與蒸發(fā)波導(dǎo)強(qiáng)度密切相關(guān)，當(dāng)大氣中蒸發(fā)波導(dǎo)強(qiáng)度較大時(shí)，雷達(dá)探測(cè)距離遠(yuǎn)