帶電沙塵暴對(duì)微波傳播過(guò)程影響的理論研究.pdf

1、惡劣天氣對(duì)于無(wú)線通信的影響是一個(gè)客觀存在的世界性問(wèn)題，具有普遍性。自然環(huán)境條件下顆粒物對(duì)電磁波傳播特性的研究，對(duì)于風(fēng)沙環(huán)境下的無(wú)線電通訊系統(tǒng)設(shè)計(jì)、沙塵、霧霾等氣溶膠現(xiàn)象的遙感監(jiān)測(cè)與反演、氣溶膠的輻射強(qiáng)迫效應(yīng)等研究都具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。已有大量研究表明:自然條件下運(yùn)動(dòng)顆粒（如沙塵、雨雪、霧霾等）都是帶電的，并因此會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)度最高達(dá)200kV/m的靜電場(chǎng)。已有部分學(xué)者針對(duì)顆粒表面電荷對(duì)電磁波傳播過(guò)程的影響開(kāi)展了大量理論研究，但對(duì)于強(qiáng)度極高

2、的環(huán)境電場(chǎng)對(duì)顆粒光學(xué)性質(zhì)的影響并無(wú)討論。鑒于此，本論文以西北常見(jiàn)的沙塵暴現(xiàn)象為例，考慮沙粒帶電及沙塵暴中的強(qiáng)環(huán)境電場(chǎng)等多種因素的前提下，圍繞局部帶電球體沙粒對(duì)電磁波傳播過(guò)程的衰減作用展開(kāi)研究，并討論了相關(guān)散射特性在風(fēng)沙物理學(xué)研究中的潛在應(yīng)用價(jià)值。主要工作如下:
　　首先針對(duì)局部帶電球形沙粒對(duì)入射電磁波的散射和吸收問(wèn)題，基于極化面電荷密度和Rayleigh散射理論，導(dǎo)出了局部帶電球形沙粒對(duì)入射電磁波的散射場(chǎng)、散射截面、吸收截面及消光

3、截面，同時(shí)就不同電荷分布角、表面電荷密度、環(huán)境電場(chǎng)作用下基于兩種模型所得沙粒散射場(chǎng)強(qiáng)空間分布形式進(jìn)行比較分析。
　　其次推導(dǎo)出環(huán)境電場(chǎng)作用下粒子的微分散射截面，散射、吸收及消光效率，雷達(dá)反射系數(shù)，討論顆粒表面電荷分布角、表面電荷密度、入射波頻率分別對(duì)其的影響。發(fā)現(xiàn):隨著顆粒電荷分布角、面電荷密度的增加，粒子散射效率分別呈正弦函數(shù)、指數(shù)規(guī)律變化，而其吸收效率基本保持不變。入射波頻率對(duì)沙粒電磁散射性質(zhì)的影響為:不同面電荷密度下，隨著入