海上大气波导的抛物方程法分析

大气波导是影响电子信息系统的重要环境因素,影响着海上雷达等无线电系统的运作,文中利用抛物方程的离散混合傅里叶变换算法,建立了海上大气波导中电磁波传播路径模式,并对标准大气、蒸发波导和表面波导中的电磁波传播损耗进行比较,结果表明海上大气反常传播可实现低空目标的超视距探测。     

海上大气波导环境下电磁波传播的抛物方程方法

抛物方程方法已经被广泛地应用于电磁波传播模型,并成为解决电磁波传播问题主要的工具。针对海上大气波导条件下的电磁波传播特性的研究,给出了适用的电磁波传播模型,根据模型计算了电磁波在波导中的传播衰减,同时对不同传播条件下的结果进行了比较和讨论,最后对传播模型进行了验证。     

基于抛物方程的海上电波传播研究

抛物方程已经被广泛地应用于电波传播预测模型,并成为解决电磁波传播问题的主要工具。针对目前大多数预测模型处理粗糙海面的不足,引进了一种能包含海面阴影效应的粗糙度修正因子,并由于电波在海面上传播主要受到蒸发波导和粗糙海面的影响,结合抛物方程和蒸发波导理论对海面上的电波传播进行了研究,利用PE模型计算了电波在蒸发波导中不同条件下的传播损耗,并分析了蒸发波导和粗糙海面对电波传播的影响。     

大气波导中基于抛物方程法的障碍物定位

为了解决遥感遥测、自动导航、电子战等领域中常常涉及到障碍物定位问题,在单向抛物方程法的逆算法的基础上提出了双向抛物方程法的逆算法。应用该逆算法对大气波导环境中的障碍物进行了探测和定位,采用插值法分析了大气波导对障碍物定位精确度的影响。仿真结果表明,通过双向抛物方程法的逆算法可以对传播路径上的障碍物进行探测和定位,而且大气折射率变化会对定位精确度产生较大影响。     

基于抛物方程的电波相位预测方法

针对大气波导和不规则地形等复杂环境下的电波传播相位预测,研究了基于抛物方程(PE)的相位计算方法,并通过与理想导体平面上自由空间条件下几何光学双射线模型计算的传播相位对比,对该相位计算方法进行了验证.在此基础上,利用PE方法计算的幅度和相位,研究了大气波导对脉冲信号传播的影响.     

战场电磁环境构建中的抛物方程应用研究

在进行战场电磁环境的数字化构建过程中,需要结合各类环境要素对电波的传播过程进行建模和仿真。抛物方程(Parabolic Equation,PE)描述的模型适用于从视距到超视距区域计算电波的传播特性,并有分步傅里叶法(Split-Step Fourier Transform,SSFT)对模型进行计算,但该算法是基于步长迭代的方法,不易并行化实现,在计算大区域电磁传播时难以满足时间上的需求,给战场电磁环境的快速构建带来困难。该文提出一种基于矩阵转置的并行计算方法,构造2维矩阵并按行或列分发给不同的进程,实现了算法的并行计算。该方法能够充分利用计算集群的运算能力,降低了计算时间。计算机仿真结果表明并行算法相对于串行算法能达到4倍的加速比,验证了该方法的有效性。     

雷达跟踪海上低空目标仰角误差计算方法研究

针对雷达跟踪低空目标受传播环境影响的仰角误差问题, 基于电磁波传播的抛物方程方法, 提出一种能计算多路径和大气折射等造成低仰角误差的新方法.正常大气折射条件下, 与射线方法结果的对比显示了该方法的正确性.利用所提方法, 仿真分析了粗糙海面、大气波导等不同环境条件下的雷达测角误差, 并仿真了采用窄角和偏轴跟踪方式减轻多路径效应后的改善效果.计算过程和仿真结果表明, 所提方法可同时考虑大气波导和多路径等复杂传播环境的综合影响, 以及雷达参数和工作方式等因素的共同影响.     

抛物方程模型在海上电波传播中的应用

针对舰载雷达探测威力预报,推导了电磁波传播的抛物型方程模型.该模型基于修正平坦地面的抛物型方程,并使用分步Fourier算法求解,能够计算舰载雷达在空间各点的传播损耗和检测概率.计算结果同舰载雷达的实际观测值进行比较,表明两者之间有较好的吻合.     

镜像反转DMFT抛物方程算法

基于双向DMFT抛物方程算法,提出一种镜像反转DMFT算法,该算法适用于刃峰存在条件下的电波传播计算,无须调用后向DMFT算法,在传统前向DMFT算法的步进计算流程内,将峰面前侧的地形和大气折射率信息加载于峰面镜像方向,基于镜像反转完成对后向反射场的计算,降低了电波传播计算程序上的复杂性,更符合DMFT的迭代计算特点。通过对DMFT抛物方程算法的理论推导,证明了镜像反转DMFT算法与双向DMFT算法在理论上是等效的,并采用所提算法计算了单刃峰和多刃峰情形下的电波传播损耗分布。     

基于柱坐标抛物方程的海上雷达覆盖范围研究

为预测雷达波在海面的全向传播特性,提出了基于柱坐标抛物方程(parabolic equation,PE)的电波传播模型,用于海上雷达覆盖范围的研究.从亥姆霍兹方程出发,推导出柱坐标系下的前向PE形式.再利用PE通解中三角函数的正交性,求解各电波传播模式的激励系数,结合分步傅里叶变换实现柱坐标PE的步进迭代算法,以预测电...     

基于抛物方程的无线电环境地图快速构建方法

研究一种基于三维抛物方程的无线电环境地图快速构建方法,并探讨几种空间插值方法的精确度和适用性,为网络优化和管理提供一种有效工具。利用抛物方程快速计算大区域复杂环境电场分布,参考地理学中最佳统计单元选取四种典型研究区域,分别采用Kriging、反距离加权法(IDW)、双调和样条插值和基于三角剖分的几种插值法对研究区域进行分析。结果表明：a) 几种三角剖分插值和双调和样条插值在各区域RMSE最小且时间最短,但空间拟合程度最低;b) Kriging在各区域中空间拟合程度最高,RMSE和时间随半方差模型有所差异;c) IDW在各区域中RMSE和空间拟合程度较好,但需要时间最长。几种空间插值方法中,指数模型Kriging能以最高精确度和适用性构建基于三维抛物方程的无线电环境地图。     

基于双向有限差分抛物方程法的海洋环境电波传播研究

采用双向抛物方程（two-way parabolic equation，2WPE）法来预测复杂海洋环境中的电波传播特性，用双向有限差分（two-way finite-difference，2WFD）法求解2WPE，考虑了海岛等不规则地形引起的电波后向传播和大气波导的影响，并在前向和后向电波传播预测中引入一种改进的分形海面模型来模拟起伏波动的实际海面边界，且能模拟海面的大尺度浪涌特性和毛细波细微结构特性.在典型的数值算例中，我们将采用改进分形模型处理海面边界时计算得到的双向电波传播因子和采用Miller-Brown模型处理海面边界时计算得到的双向电波传播因子进行对比和分析，数值分析结果表明，在相同风速条件下，采用改进分形模型处理海面边界时计算得到的双向电波传播因子波动更剧烈，能更准确地反映出实际起伏波动海面对电磁波传播的影响.     

基于抛物方程的3.6 GHz典型应用场景传播特性分析

文中利用抛物方程(parabolic equation,PE)方法,从纵向剖面和区域覆盖两个维度,对3.6 GHz频点在都市、郊区、乡村三种典型场景下的传播特性进行分析,并将仿真结果与ITU-R P.1546方法仿真结果进行对比分析.分析结果表明:PE方法能够描述信号传输直射、绕射、反射波束,与各场景传播特点相匹配,具...     

Modeling electromagnetic wave propagation in the troposphere usingthe parabolic equation

A computational method is described for predicting electromagnetic wave propagation in the troposphere using the parabolic approximation of the Helmholtz wave equation. The model represents propagation over a spherical, finitely conducting Earth and allows specification of frequency, polarization, antenna pattern, antenna altitude, and elevation angle. The method enables calculations to be performed using either ideal or measured refractivity profiles that vary in both altitude and range. A brief discussion of the theoretical formulation and computational implementation of the propagation model is presented, followed by examples that demonstrate various features. Example calculations include 3-GHz propagation over a calm sea in the presence of both range-dependent and range-independent surface-based ducts as well as in standard atmosphere conditions. Comparisons with two other propagation models are also discussed     

基于分形的粗糙海面三维抛物方程模型及其应用

风驱海浪随机起伏变化是海面环境的典型特征之一, 而较大的风浪通常会给海面无线通信带来重要的影响.传统的抛物方程(Parabolic Equationmethod, PE)模型在预测粗糙海面的电波传播时, 未能充分考虑海浪的电磁散射以及阴影效应等.针对以上不足, 文中基于三维抛物方程, 引入动力学分形方法, 对传统的抛物方程模型进行了改进研究.相比传统的Miller-Brown近似方法, 改进后的预测模型能更好地反映出海浪几何特征对电磁波传播的影响.最后以舰载雷达的有效探测范围为计算背景, 对粗糙海面的电波传播特性进行了仿真分析, 结果表明了该模型在区域级海面环境电波预测的可行性.     

基于逆绕射抛物方程法的辐射源定位技术研究

对非合作辐射源的定位是当前热点及难点问题,逆绕射抛物方程法对于复杂环境下的无源定位有着很好的适用性和稳定性。在理想大气辐射源定位的基础上,分析了标准大气、地形遮蔽条件下一个和两个辐射源的定位问题,提出了数据点取值、误差椭圆绘制等方法,研究了数据点数目、折射指数、地形高度等参数与定位误差之间的关系。通过仿真分析,验证了算法特性并给出了参数取值的方法及建议,提高了算法的定位精度,扩大了算法的应用范围。     

Calculation of the electromagnetic field behind a building, based on the equivalence principle

The electromagnetic field behind buildings is calculated by making use of the equivalence principle in two-dimensional environments. We derive equivalent currents on the building walls and other boundaries. The electromagnetic field at a receiver behind the building is calculated from those currents. We also visualize the Poynting vector field strength behind the building, which makes clear how the field is reflected or diffracted around the top of the building. We compare our result with a knife-edge model and a ray-tracing model, and we confirm that the equivalence principle provides predictions of the fields accurately. The calculation method is applied to multiple buildings by using it consecutively to obtain the field behind the last building.     

电磁场强度测量系统的设计和实现

介绍了一种基于计算机控制的电磁场强度测量系统,对该系统中最重要的组成部分场检测器、场重复器和IEEE-488接口的设计原理进行了详细说明.并给出了系统控制计算机的IEEE-488接口指令集,同时对系统控制软件的开发进行了介绍.最后对该测量系统的使用效果和该系统未来的衍生产品进行了分析和探讨.     

Diffraction studies in urban environment with wide-angle parabolic equation method

The wide-angle parabolic equation gives a rigorous solution to the problem of diffraction by several buildings of arbitrary shape. Applications to propagation in urban microcellular environments are presented.<>