海上蒸发波导条件下电磁波传播损耗实验研究

海上舰载雷达系统受蒸发波导的影响,经常会出现超视距探测现象,其超视距探测效能的发挥基于海面蒸发波导环境下电磁波的传播规律.介绍了2007年1月份和5月份在我国东南沿海海域开展的海上电磁波传播损耗测量实验,并将实验测量结果与基于抛物方程的电磁波传播损耗计算模型的计算结果进行了分析和比较,结果表明:电磁波传播模型传播损耗理论预测值偏小,对理论模型的计算结果偏小的原因作了分析.     

海上蒸发波导条件下电波传播的分析

抛物方程方法已经被广泛地应用于电磁波传播的研究,并成为解决电磁波传播问题主要的工具。应用抛物方程和电波传播的基本理论,计算了电磁波在蒸发波导和标准大气中的传输损耗,得到了电波的空间传播损耗图,与射线理论的射线描迹技术得到的结论是一致的,但是抛物方程方法求解速度快,具有很好的实时计算特性,并且能弥补目前射线描迹技术尚不能精确描述空间场分布的缺点,因此更具有实用价值。     

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。     

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。     

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.     

蒸发波导中电磁波异常传播特征研究及其应用

蒸发波导是海洋大气环境中一种典型的异常大气折射结构。它能够部分地陷获电磁波的传播,从而改变电磁波的传播特征。这种特性在雷达、通信、电子对抗等设备的使用方面具有广泛的应用。该文主要利用电磁波传播的抛物型数值方程和裂步傅里叶算法,通过仿真方法研究了蒸发波导环境下电磁波所具有的异常传播特征,并利用2003年8月大连海域的雷达异常探测试验作为应用实例,说明了蒸发波导对电磁波异常传播以及对雷达异常性能的影响。     

相干声波扰动蒸发波导引起的传播损耗变化

为了探究复杂大气环境对电波传播产生的影响,设置相干声波扰动大气影响电波传播的实验,验证了声波扰动大气的可行性;将相干声波扰动大气理论进行合理推演,结合抛物型算法,仿真了大规模可控声阵列扰动的蒸发波导下的电波传播损耗,结果表明相干声波扰动蒸发波导引起明显的传播损耗变化.本文研究为定量改变大气环境电磁特性提供了重要的理论基础,对解决5G面临蒸发波导带来的干扰、超远程视距传播等都有重要意义.     

大气波导环境下电磁波传播特性仿真与实验

大气波导能够将电磁波陷获在一定高度大气层内形成超视距传播,对特定区域无线电系统工作产生较大影响。本文介绍了大气波导下电波传播的抛物方程模型中窄角抛物方程的离散混合傅里叶求解方法,仿真分析了电磁波在不同接收高度下传播损耗随频率和距离的变化过程,并在沿海区域开展路径损耗测试,验证了抛物方程模型的可靠性。针对雷达系统,仿真分析了不同波导类型、电磁波特征和波导参数对雷达探测盲区分布的影响并给出了补盲措施建议。     

基于蒸发波导传播的雷达定位误差研究

大气参数满足一定条件(修正折射率梯度小于0)时会形成大气波导,利用大气波导可实现雷达的超视距探测。由于近海面易形成蒸发波导,利用蒸发波导实现雷达的超视距探测已成为目前舰船雷达最实用的方法之一。雷达电波射线在不均匀大气中传播时会产生折射误差,为提高舰船雷达的定位精度,必须研究雷达在蒸发波导中超视距探测时的大气折射误差。根据电波传播理论,利用电波射线描迹技术,建立了舰船雷达在蒸发波导中实现超视距探测时的大气折射误差模型。仿真实验表明,蒸发波导条件下雷达超视距探测目标时的大气折射误差较大,且计算时不能采用常规的折射误差计算方法。     

PE模型预测蒸发波导中电波传播损耗

针对电磁波在蒸发波导中的异常传播现象,研究了电磁波在蒸发波导中的传播损耗,其传播损耗是电波传播的一个重要概念,并受到广泛关注。抛物模型(PE,Parabolic Equation Model)作为目前研究电波传播的主要模型,通过与Two-ray模型的对比分析验证了PE模型的可行性,且PE模型计算电磁波的传播损耗时可以克服其他模型预测粗糙海面时的不足。仿真分析表明,电波在蒸发波导中传播时的损耗值比在标准大气中的损耗值要小。     

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。     

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。     

海上蒸发波导中电波传播特性实验研究

随着海战场日趋重要,对电磁波在海面蒸发波导中传播特性的研究越来越被重视,研究方法更是成为备受关注的问题。提出了蒸发波导中电波传播特性的实验方法,主要对大气折射率的变化进行了研究,方法包括无线电高空探测仪、气象分析与预测系统和推导预测3种。通过具体的实验数据对几种方法进行了仿真与对比分析,分析表明推导预测的方法更接近理论预测值。     

蒸发波导微波超视距信道衰落特性研究

针对利用海上蒸发波导效应的微波超视距通信,在三条不同距离跨海电路上开展了外场试验。基于测试数据,统计L、S、C和X频段超视距信道的衰落幅度、深度和速率,对比分析了蒸发波导和对流层散射信道的快衰落特性。并根据大气波导和对流层散射传播预测模型,统计比较了实测和模型预测路径传播损耗。结果表明与对流层散射信道相比,蒸发波导信道衰落幅度、衰落深度和衰落速率均较小,传播预测模型可有效的预测蒸发波导的慢衰落特性。     

矿井电磁环境及电波传播特性的研究

文中对矿井中电缆漏泄、电火花、电网电压波动以及大型设备的启停等所产生的电磁干扰进行了分类研究。通过对矿井的巷道结构,电波在矿井中传播所遵循的帐篷定律,巷道中收发天线所处的位置,煤层与巷道支护材料电特性,粉尘水汽雾滴等电磁散射特性的讨论,分析了电磁波传播过程中的时延、衰落和损耗,并结合电磁波折射理论,就不同频率及水平极化和垂直极化两种方式的电磁波,在矿井中的传播特性进行了综合的研究分析发现,电波频率越高,损耗越大,水平极化的电波损耗要小于垂直极化的电波损耗,矿井中收发天线放置在与巷道壁一定距离的中上部位置为最佳。