大氣波導(dǎo)中電磁波傳播及雷達(dá)回波作用機(jī)制研究.pdf

1、大氣波導(dǎo)是由于大氣層折射指數(shù)隨高度反常下降而形成的一種有別于標(biāo)準(zhǔn)大氣的非正常大氣結(jié)構(gòu),電磁波經(jīng)過該大氣層時(shí)向下彎曲的曲率大于地球表面曲率,進(jìn)而將部分電磁波能量陷獲在一定厚度的大氣內(nèi),如同在金屬導(dǎo)管中傳播一樣上下震蕩傳播,從而形成大氣波導(dǎo)傳播。其中蒸發(fā)波導(dǎo)為最為常見的一種海洋表面波導(dǎo),一般發(fā)生在近海面幾十米高度空間內(nèi),大氣與海洋的相互作用使得大氣濕度對(duì)高度銳減為負(fù)梯度形成。大氣波導(dǎo)使得電磁波偏離原來的軌道方向傳播,不僅會(huì)產(chǎn)生雷達(dá)超視距現(xiàn)象

2、,而且會(huì)引發(fā)雷達(dá)探測(cè)盲區(qū)的問題,嚴(yán)重影響雷達(dá)、偵查、通信等無線電電磁系統(tǒng),因此研究掌握大氣波導(dǎo)傳播特性以及海洋波導(dǎo)環(huán)境中雷達(dá)回波作用機(jī)制對(duì)提升雷達(dá)探測(cè)性能,提高偵查、通信等無線電系統(tǒng)工作效率具有重要指導(dǎo)意義
　　本論文就大氣波導(dǎo)下電磁波傳播及雷達(dá)海雜波回波的仿真計(jì)算方面做了以下工作:首先全面分析了海洋大氣波導(dǎo)的定義、成因及分類、重要參數(shù)特征,給出了大氣波導(dǎo)中大氣折射率剖面模型及其參數(shù)化模型,闡述了電磁波形成大氣波導(dǎo)傳播的重要因素和

3、大氣波導(dǎo)對(duì)電波傳播的影響,給出了電波工程中大氣波導(dǎo)下電波傳播損耗及傳播因子的相關(guān)概念和基本推導(dǎo)公式。其次介紹分析了電磁波傳播的三種基本模型:波導(dǎo)模理論、射線追蹤技術(shù)(又稱幾何光學(xué)理論)及拋物方程模型,分析了三者之間的優(yōu)缺點(diǎn),并給出了拋物方程詳細(xì)的求解過程及數(shù)值解。最后分析了大氣波導(dǎo)環(huán)境下的海雜波散射模型,給出了海雜波功率(雷達(dá)回波功率)推導(dǎo)公式,利用改進(jìn)的離散混合傅里葉方法(IDMFT)計(jì)算了電磁波傳播損耗,通過改進(jìn)的GIT海雜波模型修

4、正了雷達(dá)散射系數(shù)(RCS),其中掠射角的計(jì)算成為關(guān)鍵,本文采用符合我國近海區(qū)域海浪譜特性的文氏譜模型描述了海面的粗糙特性,并運(yùn)用現(xiàn)代功率譜估計(jì)技術(shù)計(jì)算了隨傳播距離變化的掠射角,數(shù)值分析了風(fēng)浪因素、波導(dǎo)因素及雷達(dá)系統(tǒng)參數(shù)因素對(duì)海洋大氣波導(dǎo)環(huán)境下雷達(dá)海雜波回波的影響。
　　本論文通過對(duì)海洋大氣波導(dǎo)電磁波傳播特性的研究,掌握了大氣波導(dǎo)的傳播模型,數(shù)值分析了不同條件下的大氣波導(dǎo)中雷達(dá)海雜波回波值,結(jié)果表明,風(fēng)浪因素對(duì)傳輸損耗影響較弱,而對(duì)