粗糙海面蒸发波导传播和近掠入射散射分析

讨论在蒸发波导条件下粗糙海面对电波传播特性的影响。推导粗糙海面的表面反射系数,通过实验检验某粗糙海面电波传播预测模型在我国海域的适用性,并给出实验结果和分析。给出了不同条件下波导高度和传播损耗、最大探测距离间的关系。数据分析表明:冬季的粗糙海面情况下模型计算的传播损耗值与实测值比较接近,而秋季时两者相差较大,说明在海况较好时该模型适用于我国近海海域,而当风浪较大时,将导致表面粗糙度增大,影响模型的精度,使其低估传播损耗。     

海面蒸发波导微波超视距通信可行性分析

海面蒸发波导是海洋环境下可有效增强无线信号而实现超视距传播的一种媒质。介绍了海面蒸发波导的基本概念、传播机理以及国外研究概况,分析了利用这种信道资源实现微波超视距通信的可行性,表明其传输信道稳定,具有较高的通信可用度,可以为海域船只之间、船只与陆地或岛屿之间的远距离大容量信息传输提供一种新型的可用通信手段。     

海上蒸发波导电波传播特性预测

电磁环境计算是战场电磁环境预测仿真系统的核心,海面上温度的逆增和湿度随高度增加的剧烈递减,使得蒸发波导出现概率较高且持续时间较长。因此,海上蒸发波导具有较高的研究价值,给出一种基于PE模型的电场强度计算方法,引入修正折射指数描述不均匀大气结构,仿真分析了蒸发波导对电波传播的影响,仿真分析表明相比于标准大气结构的传播损耗,蒸发波导对电波传播产生了陷获作用,电波受大气折射,在波导层向下偏转,传播轨迹弯向地面,电波在波导层中传播损耗明显减小,形成超视距传播。     

蒸发波导模型与微波超视距传播试验对比

海洋蒸发波导是实现近海面超视距电波传播的重要环境,利用蒸发波导模型和电波传播数值算法是获取路径损耗的主要途径.基于海上平台约7个月测量的水文气象参数,对比了Paulus提出的PJ模型和美国海军研究生院(Naval Postgraduate School,NPS)提出的NPS模型,同时利用约1个月的海上超视距传播测试数据...     

蒸发波导传播的统计分析

全面介绍了中国电波传播研究所建所60年来,在对流层大气波导超视距电波环境及传播专业领域的研究及其应用情况,主要包括对流层大气波导机理与预测模型研究、大气波导探测感知与预测预报方法、超短波/微波超视距传播算法、无线电信息化系统装备超视距验证评估及信息保障等反映该领域国内相关技术的发展历程和最新研究成果,并结合实际应用需求提出了未来技术的发展趋势.     

近海面大气波导探测及与其它研究结果的比较

大气波导环境对雷达系统和通信系统有很大的影响，而对于高度较低、出现频繁的海上蒸发波导来说，如何快速、准确地获得它的波导参数是一个重要的问题。用微波折射率仪进行近海面大气波导尤其是贴海蒸发波导的测量在国内属首次，通过现场试验结果与理论估算结果的比较，证明这种方法是可行的。     

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.     

微波折射率仪在探测海面蒸发波导的应用

微波折射率仪是一种利用微波技术对大气折射率进行直接测量的仪器,与气象参数测量大气折射率相比,具有测量精度高、测量速度快、适应性好的特点。介绍了一种新体制微波折射率仪的原理及构成,并对试验测试数据做出分析和结论,结合实地观测数据对微波折射率仪在海面蒸发波导的应用进行了分析。     

C波段蒸发波导传播衰落特征的试验研究

海洋蒸发波导是海上超视距传播的主要机制，对于海上无线电系统的设计和运行具有重要影响.利用在我国南海开展的蒸发波导环境下的C波段微波超视距传播试验数据，对比分析了不同传播距离下的路径损耗和信号快衰落分布特征.试验结果表明:随着传播距离的增大，路径损耗逐渐接近对流层散射传播损耗，主要传播机制也逐渐从蒸发波导传播向对流层散射传播过渡；5 min采样的接收信号电平快衰落分布接近为广义瑞利分布，衰落深度和衰落幅度均小于瑞利分布.所得结果对利用蒸发波导的通信系统设计具有参考价值.     

94-GHz propagation in the evaporation duct

One-way, low-altitude radio propagation measurements at 94 GHz and simultaneous surface meteorological measurements were made on a 40.6 km, over-horizon, over-water path along the southern California coast to assess the effects of the evaporation duct on signal propagation. More than 2000 h of RF and meteorological data were recorded in eight measurement periods from July 1986 to July 1987. On this path, the transmission loss in a standard atmosphere is nearly 280 dB; the median transmission loss measured is approximately 220 dB. This significant decrease in loss is due to the evaporation duct. A propagation model is used to predict transmission loss from observed surface meteorology; predictions derived from 10-min averages of wind speed, air temperatures, sea temperature, and humidity compare favorably to the measured values. On average, the modeling underestimates observations by only 10 dB. The propagation model is used to predict transmission loss from an independent climatology of evaporation duct heights. A comparison of the modeled distribution to the observed distribution is favorable. The accuracy of the propagation model provides a strong justification for using it to assess the propagation characteristics of millimeter-wave communication and radar systems operating in many, if not all, ocean regions     

Statistical assessment of evaporation duct propagation

Over-the-horizon propagation from 0.6 to 18 GHz is presented in the form of accumulated frequency distributions of path loss, showing the comparisons between theory and two measurement programs. The path-loss theory is based on waveguide solutions for a family of refractivity/height profiles characterized by evaporation duct height in the range of 1 to 40 m. Annual frequency distributions of evaporation duct height have been prepared based on 15 years of marine surface meteorological observations and are combined with the waveguide path loss/duct height results to give accumulated frequency distributions from experiments performed in the Aegean Sea and the North Sea. Excellent agreement of theory and observation is noted in most cases     

Frequency diversity effects of evaporation duct propagation

A comparison of 3, 9.6, and 18-GHz low-altitude over-the-horizon propagation (as influenced by the evaporation duct) is presented. Theoretical and experimental results are given for a 35-km over-water path, where the transmitters were located about 5 m above mean sea level and the receivers were located either 4-5 m or 18-19 m above sea level. Results are presented in terms of the one-way propagation factor in decibels at each frequency. Long-term cumulative frequency distributions of calculated and observed propagation factors are presented. Particular attention is given to the relative performance of each radio frequency to investigate frequency-diversity improvements that may be available on such paths. In most cases presented, there is a close agreement between theory and observations. It is concluded that substantial improvements in received signal levels are likely to be achieved in most areas of the world by a suitable choice of two frequencies in the 10-20-GHz range     

障碍物对蒸发波导中电波传播影响研究

利用快速傅里叶变换求解分段线性宽角抛物方程的方法,研究了单个障碍物和多个障碍物对海面上方蒸发波导中电磁波传播的影响,将光滑海面上有障碍物与无障碍物的蒸发波导中电磁波传播结果进行了比较和讨论。结果表明:随着障碍物的存在及传输距离和障碍物高度的增加,蒸发波导中电磁波路径传输损耗增大,这对评估海面上空含舰船和岛屿时蒸发波导的传输特性有重要意义。     

改进DMFT算法研究粗糙海上蒸发波导中的电波传输特性

基于抛物方程的改进离散混合傅立叶变换算法(DMFT)研究了无线电波在粗糙海面上蒸发波导环境下的传输特性.在辅助函数的离散过程当中采用后向差分公式代替以往的中心差分公式,保证了数值结果的稳定性.采用谱估计技术计算了粗糙海面上每个步长上的掠入射角并用Miller-Brown模型数值计算了粗糙海面的反射系数.用改进的DMFT算法数值模拟了无线电波在粗糙海面上蒸发波导中的传输损耗,并与标准大气和光滑海面蒸发波导中的传输损耗进行了比较,分析了海上风速和入射频率对传输损耗的影响.     

蒸发波导超视距信道建模及容量估计

为衡量海上蒸发波导环境下的超视距通信系统性能,提出了一种超视距信道建模方法及容量估计方案. 基于蒸发波导折射率模型和抛物方程（parabolic equation, PE）模型研究电波沿海面蒸发波导信道传播的大尺度衰落特性,结合统计性模型研究其小尺度衰落特性,形成基于电磁仿真和统计规律的混合蒸发波导信道模型,并由此推导出系统信道容量的估算方案. 对实际海面传播环境进行电磁建模,计算了蒸发波导环境中的路径损耗分布和多天线系统的信道容量,量化了使用多输入多输出（multiple-input multiple-output, MIMO）技术带来的超视距传播性能提升. 仿真结果表明,在蒸发波导环境中采用MIMO技术能够有效地提升信道容量,实现较好的超视距传播效果. 本文结果对海上超视距通信系统的应用及性能评估具有重要意义.     

一种海洋蒸发波导通信带限信道建模方法

针对海洋蒸发波导中多径信号场强计算和时延估计问题,提出了一种通信带限信道建模方法。给出了一种分段的射线追踪算法,提出了多径到达信号分离和场强计算的方法,考虑了电波空间扩散、粗糙海面反射和接收球;研究了时延估计规律、系统设计和使用策略。数值试验验证了建立的带限冲激响应建模方法的可行性,为海洋蒸发波导通信的链路预算和性能分析提供了有效的途径,通过控制信号频率、带宽和能量正余量可达到预期系统性能。