大氣波導環(huán)境中電波傳播的建模與仿真.pdf

1、大氣波導是一層不同于標準大氣的特殊大氣層，大氣波導層有著較大的負折射率梯度值。由于大氣環(huán)境對電磁波的折射作用，大氣波導層能夠使一定角度范圍內的電磁波射線向下彎折，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層內向前傳播。大氣波導層的出現會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)，但同時也能使部分電磁波以較小的衰減沿著波導層傳播到很遠的地方，且電磁信號較強。由于無線電電子系統(tǒng)的運轉必

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的改變，將極大地影響這些電子設備的正常工作。在各類大氣波導中，由海水蒸發(fā)所致的蒸發(fā)波導出現概率最高，幾乎在任何時間、任何海域均有出現。因此研究大氣波導，尤其是蒸發(fā)波導，探討大氣波導對無線電電子系統(tǒng)的影響以及如何有效利用大氣波導現象等問題，都具有重要的現實意義。 在現代化戰(zhàn)爭中，雷達一直是一種重要的武器裝備。隨著科技的發(fā)展和戰(zhàn)爭樣式的變革，電子戰(zhàn)、信息戰(zhàn)已經成為戰(zhàn)爭開始后首先即要

3、進行的作戰(zhàn)樣式，能否及時準確獲取敵情關系著戰(zhàn)爭的成敗。對于雷達系統(tǒng)而言，大氣波導的出現就會產生雷達探測空洞(不利一面)和雷達超視距探測(有利一面)等問題。所以利用蒸發(fā)波導實現雷達超視距探測成為目前雷達領域研究的熱點問題。 本文主要論述了大氣波導環(huán)境中電波傳播情形、蒸發(fā)波導環(huán)境對雷達性能的影響、蒸發(fā)波導探測與雷達超視距探測的一致性等問題。文中概括了大氣波導研究的重要意義和國內外相關研究的歷史和現狀；通過闡述大氣折射率及修正大氣折射

4、率的概念，詳細描述了大氣波導的出現判據和特征參量、波導的分類以及成因等知識，與此同時還給出了實現蒸發(fā)波導傳播的必要條件；通過研究波導模法、拋物方程法、幾何光學法等描述電波傳播的基本理論，比較它們各自的優(yōu)缺點，最終選擇使用射線描跡法建立大氣波導中的電波傳播模型，同時針對不同的波導類型使用Mat lab語言進行了計算機仿真和結果分析；根據雷達超視距探測的實際需要，建立了蒸發(fā)波導中雷達探測誤差模型，并進行了計算機仿真和分析的工作，給出了蒸發(fā)波

5、導中雷達探測的斜距、高度和角度誤差的修正方法及其誤差結果，對得到的誤差結果進行了定性的分析；最后，本文還給出了蒸發(fā)波導探測與雷達超視距探測一致性實驗的結果，在實驗中使用精度高、反應速度快的大氣波導測試儀測量蒸發(fā)波導是否出現及其相關參數，同時利用岸邊的雷達進行實際探測，觀察雷達是否能夠進行超視距探測。實驗結果顯示當蒸發(fā)波導出現時，雷達能夠進行超視距探測，且雷達電波信號的強弱與蒸發(fā)波導強度密切相關，當大氣中蒸發(fā)波導強度較大時，雷達探測距離遠