用波导模理论研究蒸发波导对雷达探测的影响.pdf

武汉理工大学
硕士学位论文
用波导模理论研究蒸发波导对雷达探测的影响
姓名:钟淼
申请学位级别:硕士
专业:无线电物理
指导教师:刘成国
20091201
要摘大气波导可以使电磁波陷获在波导层结内实现超视距传播,将影响在其中传播的无线电信号。对于通信电路,它使系统间的相互干扰问题变得复杂;对于探测系统,大气波导可增大雷达测量距离、测量角度、测量速度的误差,增大雷达的杂波,同时也能让雷达实现超视距探测和接收,并会导致雷达探测区域出现大面积盲区。所以开展对流层波导中电磁波传播特性的研究和对雷达探针对大气波导出现后波场分布问题的研究和雷达探测问题的研究,本文采用了波导模理论。首先介绍了波导模理论详细的理论推导,对波导模理论的关键算法进行了阐述,并描述了波导模数值程序的流程和其中的重要部分,利用程序分析了频率是的电磁波的波场分布,并与试验数据进行对比,得在蒸发波导中的传播损耗特性。最后是讨论了蒸发波导对雷达探测性能的影响,先介绍了雷达探测的基本公式,然后推导出在蒸发波导环境下的雷达距离公式。再利用波导模数值算法对雷达在蒸发波导环境中的探测问题进行模拟,结果说明波导模理论模式在计算近海面电波传播损耗上有良好的适用性,体现了波模理论的实用性和有效性。最后阐述了蒸发波导对雷达探测性能的影响,:闭舴⒉ǖ汲鱿趾螅状锞哂辛嗣飨缘某泳嗵讲饽芰Γ惺辈导较强时最大探测距离可达上百公里;舴⒉ǖ汲鱿趾螅状锏奶讲馇虺现明显的波导顶部盲区,随着蒸发波导的增强,波导顶部盲区范围将增大;雷达电磁波的传播损耗在干涉区呈现明显的错落分布。关键词:波导模理论,大气波导,传播损耗,雷达探测测性能的影响的研究具有重要的理论意义和军事价值。到的最大误差是,平均误差在凇H缓罄貌ǖ寄7椒D饬说绱挪武汉理捍笱妒垦宦畚
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绪论第研究的背景及意义和发展趋势随着电磁波理论的迅速发展和完善,基于电磁波技术的产品和设备得到了空前的发展。目前电磁波传播计算广泛地应用于人类生活的各个领域,如各种形式的卫星通信、雷达系统和蜂窝通信等通信系统。但是实践发现,电磁波在对流层中传播时,经常会发生反常传播。了解这些反常传播的原理和电磁波的传播效应对通信设备的应用就非常重要,这也使得对流层电波传播研究成为电磁大气波导传播就是在特定的气象条件下,在靠近地面的大气边界层中电磁波的传播,由于大气折射率的变化导致电磁波传播发生变化。电磁波的传播轨迹会向地面弯曲,当地球曲率小于电波传播轨迹曲率时,电磁波能量就会被部分陷获在某一厚度的大气层结内,类似于电波在金属波导管中的传播。人们在利用雷达进行探测时,当出现大气波导时,可以使得雷达观测到数倍于雷达正常探测距离处的目标,实现所谓的超视距探测。导致雷达空洞的产生,出现雷达探测盲区,造成雷达定位失效甚至目标丢失,同时也会增加雷达杂波的干扰【俊S绕湓谖夜涎睾2ǖ计捣狈⑸牡厍K秃0对俗鞯脑谝微波雷达、通信和侦察等电子系统通常都会遭受影响,总之,如果克服大气波导给电子系统性能带来的负面影响,同时如何利用大气波导传播这一现象来提高电子系统的工作效率,使研究大气波导传播特性显得非常有意义。在二战期间进行了很多有关大气波导的早期研究工作【浚诩洳唤鼋辛舜量的实验研究,而且从理论上也对大气波导传播进行了一些探索研究,产生了基于抛物型方程、射线轨迹法、波导模理论等较好的基本理论解释。上世纪六十年代以后,人们对大气波导的研究重点推向了蒸发波导。圣地亚哥的航海电子研究中心、辐射实验室、汉堡大学等收集了世界范围的数据,开展了全面的试验工作,进行了大量在海面上蒸发波导对电磁波传播影响的研究。二十世纪七十年代,海军环境预报研究所和美国海军数值海洋学中心合作,波研究中的一个重要领域。武汉理工人学硕士学位论文
本文的研究内容与结构研发出一个耦合性大气海洋预报系统。在二十世纪八十年代末九十年代初,研发了两种以个人计算机为基础的程序,分别是综合折射效应预报系统和工程师折射效应预报系统,主要作用是