蒸发波导对雷达探测的影响

大气波导使雷达电磁波产生异常传播，研究其对雷达探测范围的影响具有重要意义。文中利用抛物方程模式及分步傅里叶算法对电磁波在蒸发波导条件下的传播进行数值模拟，并结合在福建平潭的试验，验证了模式的正确性，并论述了蒸发波导对雷达探测的影响。     

蒸发波导特性及渤海波导环境研究

蒸发波导是海洋上出现频率最高的波导,能引起电磁波的异常折射,研究蒸发波导的特性对于分析海上电磁波的传播规律具有很重要的意义。研究了气象要素对蒸发波导特征量的影响以及对电磁波传播的折射效应,分析了在渤海地区的测试过程中对蒸发波导环境实时监测的可行性。     

蒸发波导条件下电磁波传播的敏感性分析

为了分析蒸发波导条件下气象参数变化对电磁波传播的影响,利用Paulus-Jeske(P–J)模型,得到不同气象参数条件下的蒸发波导折射率剖面,然后利用抛物方程模型计算雷达探测距离。为今后利用气象数据和蒸发波导参数预测雷达电磁波传播距离提供一定的参考。     

蒸发波导条件下海上超视距通信距离研究

大气波导的存在对海上电磁波传播产生严重影响,蒸发波导因发生概率、波导高度等特殊性对舰载微波通信装备影响尤为突出。研究了蒸发波导特征及电磁波形成波导传播条件。利用抛物线方程分布傅里叶算法计算蒸发波导条件下电磁波传播损耗,提出了基于蒸发波导条件下海上超视距通信距离估算方法及计算流程。仿真分析不同波导高度电磁波传播损耗,验证了该方法的可行性。仿真结果表明蒸发波导条件下,可实现海上微波超视距通信,能够定量估算有效通信距离,通信距离可达上百公里。研究结论对指导舰载微波频段的通信应用具有重要意义。     

大气波导对电磁波陷获传播影响的数值模拟和试验验证

海洋环境中经常出现大气波导,它能够陷获电磁波而形成明显的异常传播特征,对雷达等电子系统性能具有重要的影响,本文主要从数值模拟和试验验证的方法,研究大气波导陷获电磁波所产生的异常传播特征,论文首先简要分析了电磁波传播的抛物近似方程数值模型及其步进类型的傅立叶解法,利用这一数值模型对多种大气波导环境下电磁波进行数值模拟,利用模拟的结果分析大气波导对电磁波的陷获作用,并利用1999年5月6日舰船在杭州湾的实验数据对本文相关的结论进行验证.     

电磁盲区随蒸发波导特征参数的变化特性

受雷达天线的低高度、地球凸起的影响,舰船雷达低角探测的范围非常有限。为了对远距离海上目标探测,扩大该舰船雷达探测范围,利用出现概率较大的蒸发波导实现超视距探测是一种较好的方法。但是,在基于蒸发波导的雷达超视距探测时,也会出现电磁盲区,且电磁盲区受蒸发波导特征参数影响。通过分析蒸发波导特征参数,利用描述大气波导中电磁波传播的射线描迹法对蒸发波导特征参数引起的雷达电磁盲区变化进行了计算和仿真,获得了电磁盲区随蒸发波导特征参数的变化规律,为利用蒸发波导实现雷达超视距探测的工程实际应用奠定了基础。     

海上大气负折射现象及其对电波传播影响分析

近地层负折射结构是海洋大气环境中一种少见的异常折射结构,它对电磁波传播的影响与蒸发波导陷获电磁波传播的效果截然相反.利用蒸发波导模型中的伪折射率概念,研究了海洋大气近地层负折射层高度及廓线参数的计算方法,通过仿真手段比较分析了负折射与蒸发波导的差异及其对电磁波传播影响的"反波导"特征,并利用2002年5月福建平潭岛的试验数据对负折射廓线及其对电磁波影响的"反波导"特性进行了验证分析.     

蒸发波导条件下C频段舰载雷达天线架高研究

为充分发挥C频段舰载雷达在海上蒸发波导条件下的目标探测能力,开展了雷达天线架设高度的研究.根据基于抛物方程(PE)的电磁波传播衰减计算方法,计算并比较了C频段舰载雷达辐射电磁波在不同蒸发波导高度条件下的传播衰减值,根据结果建议在蒸发波导高度普遍较高的南海,天线架高定在10 m左右,在蒸发波导高度一般不超过15 m的黄海海区,天线架高定在20～30 m之间,实际应用中需考虑雷达使用海区的蒸发波导高度分布规律.研究结果对于C频段舰载雷达的设计和使用具有参考价值.     

表面波导对雷达低空探测误差影响的研究

电磁波在海洋大气环境中传播,受表面波导这种异常现象的影响常常呈现出复杂的折射特征,这对雷达定位的精确性具有重要影响,针对这一问题,文中建立了表面波导环境下电磁波传播真实轨迹的精确算法,利用仿真手段研究了表面波导对雷达低空探测(仰角<5°)误差的影响,仿真结果表明,表面波导环境下电磁波出现“陷获”传播时,射线的真实轨迹明显偏离视在轨迹,形成了雷达低空探测时极明显的异常高度误差和仰角误差。     

海洋大气波导对雷达探测性能影响的研究

建立了海洋环境中典型波导的经验模型,用电磁波传播的地型抛物方程以及分步傅里叶算法对电磁波在各种波导情况下的传播衰减情况进行了数值模拟,并构建了雷达性能评估模型,应用该方法评估了不同波导环境下雷达的探测性能,分析了由于大气波导环境的影响所产生的雷达低空异常探测特征。     

射线跟踪技术用于分析波导环境下电波异常折射误差

海洋大气环境中电磁波传播受大气波导影响常呈现出复杂的折射特征,本文通过构建基于射线跟踪技术的电波传播轨迹微分计算方法,研究了电波受蒸发波导和表面波导环境影响所形成的电波折射误差(仰角和高度误差)的异常特性,并对雷达试验的实际测量数据的误差进行了分析验证。     

一次伴随雷达异常地物回波的超视距探测成因分析与数值模拟研究

大气波导对电磁波的陷获作用可以通过雷达超视距探测和异常地物回波等现象被直观感知和捕获. 文中基于欧洲中期数值预报中心(European Centre for Medium-Range Weather Forecasts, ECMWF) ERA5再分析资料、葵花卫星云图和WRF4.2模式,对福建中南部及粤东沿海天气雷达探测到的一次伴随异常地物回波的超视距探测现象开展成因分析和数值模拟研究. 研究结果表明:此次大范围异常地物回波的出现与台湾海峡持续存在的显著大气波导过程有关. 台湾海峡受高空槽后下沉运动与低空暖脊共同影响,存在逆温层结与强烈的湿度随高度锐减层,有利于大气波导形成;模拟时段中后期,台湾海峡几乎被顶高200~600 m的表面波导全覆盖,且波导强度持续增强,最终整体强度达到40 M 单位以上. 进一步利用WRF模式模拟预报的气象雷达传播路径上非均匀大气波导廓线,输入电磁波传播模型,结果与雷达实测回波的主体结构吻合,证实了利用中尺度模式开展大气波导预报与传播应用的良好前景.     

蒸发波导A模型在我国海区的适应性研究

蒸发波导是海洋大气中一种常见的自然现象,受其影响,电磁波的传播轨迹会显著改变.利用近几年采集的我国海区的实测修正折射率剖面和气象水文数据,得出了A模型在我国海区的适用性结论.所得结果对波导模型的修正和蒸发波导条件下雷达最大探测距离的预测具有一定的指导意义.     

基于气象梯度仪的蒸发波导探测

蒸发波导是海洋大气中一种常见的自然现象,受其影响,电磁波的传播轨迹会显著改变。针对蒸发波导的探测,提出了利用岸基铁塔气象梯度仪进行蒸发波导探测法方法并进行了分析,同时与蒸发波导模型的结果进行了初步比较,表明梯度仪是蒸发波导探测的有效手段,对波导模型的修正和蒸发波导条件下雷达最大探测距离的预测具有一定的指导意义。     

蒸发波导条件下雷达探测距离的估计方法

雷达波在近海面传播时受到各种因素的影响,使得雷达探测出现异常现象,尤其在蒸发波导条件下,会形成波导传播。文中描述了通过气象水文信息得到蒸发波导折射率剖面,再由电波传播模型和修正的雷达方程估计出雷达在蒸发波导条件下的作用距离。并通过试验,初步验证了上述方法。     

大气波导对雷达异常探测影响的评估与试验分析

针对海洋大气波导环境对雷达性能影响的定量评估问题,本文建立的方法将对流层大气中电波传播的抛物型数值方程模式与雷达接收机理论结合起来,通过对雷达电磁波在实际波导环境下的传播损失分布规律进行阈化处理来分析雷达的最大探测距离特征.雷达探测评估的仿真数据显示,该方法能够较方便地评估雷达在大气波导环境下所具有的超视距探测等异常特征,该方法应用于某海域的试验分析中,评估的结果与实际雷达探测效果较为一致,验证了方法的实用性及大气波导环境下雷达的异常探测能力.     

PJ蒸发波导模型与雷达探测距离

蒸发波导是发生在海洋表面的常见现象,蒸发波导的高度和强度对舰载雷达的探测距离有着重要影响。文中分析了海面蒸发波导形成机理,给出了PJ模型的详细计算公式,并根据PJ模型构建了一套蒸发波导与雷达探测威力应用软件系统,用X波段对海搜索雷达与海上配合目标进行模型验证。结果表明:根据PJ蒸发波导模型计算的波导高度与雷达实际探测距离有着一致的结果。     

区域蒸发波导及微波路径损耗预报与验证

蒸发波导对近海面电磁波传播有重要影响,区域蒸发波导及微波路径损耗预报对评估海上雷达、通信、侦察等电磁系统的性能至关重要. 本文基于美国国家环境预报中心的GFS预报产品和NAVSLaM蒸发波导预测模型,对我国南海海域进行了大面积蒸发波导预报,利用欧洲中期天气预报中心发布的ERA5再分析数据进行了对比,并结合电磁波传播抛物方程模型开展了微波在蒸发波导信道中的路径损耗预报;然后利用在南海北部的路径损耗测试链路,对预报结果的准确性及时效性进行了验证. 再分析数据对比及海上试验验证结果表明,基于GFS数据开展的蒸发波导层中路径损耗预报,除个别异常点外,预报的路径损耗与实测值趋势相同,在前24 h结果与实测值较为吻合,误差在5~10 dB,可以用于大面积蒸发波导层中路径损耗的预报. 另外,试验发现,降雨会导致预报结果与实测数据有很大的误差,在进行电磁波传播计算时,应充分考虑雨衰、海面粗糙等海洋环境.