基于抛物方程的蒸发波导传播研究

蒸发波导是近海面一种常见的异常大气折射结构,它能够部分陷获电磁波,从而改变电磁波传播特征,为实现电波超视距传播提供条件.使用分步傅里叶算法对电磁波传播的抛物方程模型进行求解,然后基于不稳定层、稳定层和中性层的修正折射率剖面,通过仿真得到了蒸发波导环境中不同层结条件下的空间场分布.     

复杂环境地区电波折射修正中的折射率精确获取方法

雷达电波射线上大气折射率的准确性是提高电波折射误差修正精度的关键因素之一.对下垫面复杂地区的雷达系统,常用的大气球面分层法因没有考虑大气水平方向变化使得电波射线上的折射率具有较大的误差,从而影响了电波折射误差修正精度.针对下垫面复杂地区的三维大气结构,提出了获得电波射线上大气折射率的组合方法,即在雷达所在地采用直接探测法,在其他电波射线上,先计算出射线点的位置,然后再利用已建立的全国大气剖面模型数据库得到该位置的大气折射率,从而较为精确地获得电波射线上的大气折射率.经实验验证,采用组合法获得的电波射线上的折射率不仅具有较好的精度,而且可有效地提高电波折射误差修正精度,进而提高下垫面复杂地区的雷达探测精度.     

雷达海杂波反演大气折射率剖面试验分析

讨论了基于5参数法的大气折射率剖面反演技术,利用雷达海杂波携带的传播路径上的环境信息反演大气折射率剖面．通过在我国部分海区试验情况,以某天同时存在表面波导和蒸发波导为例进行验证．试验结果表明：反演值与实际测量值在有效范围内,验证了5参数法反演大气折射率剖面技术在我国海区的适应性．此方法克服了海上条件下大气折射率剖面难于测量的困难,具有实时、方便、易行的特点．     

电离层中标准电波的Doppler频移

指出了电离层的结构对电波传播过程的影响：使标准电波产生DOPPLER频移，并给出了标准电波的频移△f与标准电波的频率f之间的定性关系：（1）当电离层的层状结构随高度变化很小时：△f∝f，这时的频移主要是由反射高度的变化引起的；（2）当折射指数μ变化很小，并且忽略电子碰撞和地磁影响时，△f∝1/f，这时的频移主要是由群路径上μ的变化（即大气浓度的变化）引起的，标准电波的频移主要是由两个方面的因素引起的，从积分路径上看，频移与群路径本身的变化有关，即与反射高度的变化有关；从积分变量上看，频移与路径上折射率指数的变化有关，而折射率指数的变化主要体现在电离层中电子浓度的变化，正因为电波的频移与电离层之间的关系如此密切，对电波频移的探测就显得尤为重要，由此可以预测到电离层的许多突发性事件。     

电导率对巷道中电波传播的影响

为了研究真实巷道中电波传播的特性，必须考虑巷道壁电导率的影响。根据圆形巷道和矩形巷道的电波传播模型，分析了电波衰减率和电导率的关系，并且提出了电导率断点的概念。研究结果显示：当电导率小于断点时，电磁波衰减率几乎不受影响，当电导率高于断点时，电磁波传播特性会有较大的变化。电导率断点主要受传播频率的影响，而与巷道横截面尺寸和极化方式几乎无关。     

电磁波地形抛物方程解的误差分析

为了研究电磁波的传播规律,分析地形起伏变化对近地面大气层中高频电磁波传播损耗的影响,借助地形抛物方程,采用混合分步傅里叶变换(mixed split-step Fourier transform),推导了考虑地形起伏与不考虑地形起伏时的误差。结合地形抛物方程传播模式软件(terrain parabolic equation model software),分别计算了3种不同地形下的电磁波单程传输损耗,并给出相应的损耗图。误差分析结果表明:高频电磁波的传输损耗主要取决于地形高度函数对水平距离的二阶导数相对于大气折射率垂直梯度的大小。     

高空俯视雷达的大气折射修正与定位误差模型

为了实施对地面目标的精确打击,空中飞行器上的雷达首先需要对地面目标精确定位.由于雷达电波在大气中传播时会产生折射误差,因而会影响雷达定位精度.针对有关部门的实际需求,以及目前大气折射误差修正基本上都是基于地基雷达的现状.通过选择高精度的对流层和电离层大气模型,利用全国对流层大气参数和电离层大气浓度剖面建立大气折射率剖面数据库.根据电波传播理论,利用射线描迹法推导出了位于电离层中俯视雷达的大气折射误差修正模型和定位误差模型.仿真实验表明,大气折射效应对高空俯视雷达探测精度影响很大.利用该模型可极大地提高俯视雷达的定位精度,为有效打击地面目标奠定基础.     

城市非规则排列小区场强预测及可视区域电波传播特性的研究

以建筑物非规则排列城市小区电磁环境及电波传播特性为研究对象,应用射线追踪技术并以西安电子科技大学西南角为例数值研究非规则排列的城市小区中不同天线高度、建筑物的材料对可视区域电波传播路径损耗的影响,并预测该小区离地1.5 m处平面的电磁功率分布.研究结果表明:不同建筑物材料对电波传播路径损耗的影响大体一致,但电波传播路径损耗随天线高度的差异有所不同,离地1.5 m平面上各接收点电磁功率随离源点距离不同而不同.     

大气折射率分布规律的建模与仿真

提高雷达探测精度的关键因素之一是对电波折射误差进行高精度的修正。针对目前大气折射率线性插值的方法导致电波射线折射率产生较大误差的情况,依据大气折射率随高度变化的规律,提出了样条插值和最小二乘结合的方法。在0～13 km高度范围内利用样条插值得到连续的折射率曲线,在9～60 km高度范围内利用最小二乘方法拟合出折射率连续的曲线。将样条插值和最小二乘拟合方法得到的折射率与分段插值的折射率、实际探测的大气折射率进行对比,证明样条插值具有较高的精度,最小二乘拟合函数具有计算简便、误差小的优点;将实际探测数据与由样条插值和最小二乘法得到的大气折射率折射误差进行比较,证明了样条插值和最小二乘法可有效提高电波折射修正精度。     

含特异材料的微波全向滤波器设计仿真

电磁波在折射率为零的特异材料中传播时具有相位不变、波长无穷大、出射波传播方向垂直于出射界面的特点.由正常材料与特异材料交替排列组合成的光子晶体存在零平均折射率带隙,且带隙不随晶格尺度、入射角度和偏振而变化.这一特性可用于设计新型全向滤波器.本文利用复合左右手传输线理论设计滤波器,得到实验加工参数.