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。     

粗糙海面建模及其在蒸发波导传播中的应用研究

海上蒸发波导微波超视距电波传播对舰载雷达的运行具有重要的影响. 本文基于粗糙海面电波散射特征和海面高度分布概率密度函数,提出了一种考虑海面遮蔽影响的海上电波传播计算方法,并与两种不包含遮蔽影响的粗糙海面建模的计算结果进行了模拟和试验对比. 计算结果为:1）随着计算频率和风速的增大,不同粗糙海面处理方法的计算结果差异增大,对应位置的路径损耗差异可达10 dB;2）基于试验数据的对比初步显示采用考虑遮蔽影响改进的抛物方程模型预测的路径损耗精度相对较高,粗糙海面对电波的遮蔽效应是蒸发波导传播损耗计算中的一个重要因素;3）试验结果为不稳定大气时采用NPS蒸发波导模型、稳定大气时采用PJ蒸发波导模型预测大气折射率剖面,所预测的路径损耗要优于采用单一蒸发波导模型的结果. 本文所得结果对海上电波传播计算和大气波导的反演等具有参考价值.     

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。     

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.     

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。     

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.     

一种基于支持向量机的电波传播损耗计算方法

当前,电磁环境日益复杂,电波传播损耗作为电磁环境分析领域的重要研究对象,其预测结果的准确性将直接影响频谱态势生成、用频兼容分析等实际效果。由于电磁波在传播过程中易受环境影响,传统方法采用单一模型计算电波传播损耗,潜在误差较大。本文提出一种基于支持向量机（Support Vector Machine,SVM）的电波传播损耗计算方法。在训练阶段,采用不同传播环境下的感知数据对支持向量机模型进行训练;在测试阶段,以一定步长对传播路径进行分段,运用训练得到的支持向量机模型来对传播环境分段识别,继而采用各段识别结果相匹配的电波传播损耗模型分段计算损耗值并叠加为总的路径损耗值。仿真结果表明,相较于采用单一模型的传统方法,本文所提方法能够显著提高电波传播损耗计算精度。     

近海覆盖若干问题的探讨

首先得出近海覆盖电波传播最大视距距离,根据海面电波传播的二波传播特性推导计算电波在海面传播的无线传播损耗,随后分析了雨、雾、云对近海覆盖电波传播的影响,给出了雨、云衰减计算公式。最后根据得出的结果分析了台湾海峡和渤海湾两处海洋环境近海覆盖的电波覆盖及其传播损耗。     

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.     

海面电波传播损耗模型研究与仿真

研究了海面电波传播损耗预测模型,指出对该类传播损耗预测的仿真模型宜采用Longley-Rice模型,并对模型作了适应性修正和补充以适应海上编队通信链路的仿真.还推导了Okumura-Hata模型和Longley-Rice模型电波传输损耗预测的具体算法,数值仿真结果显示本文提出的方法预测结果与实测数据相符,最后给出对1 km以内和飞机飞行高度在10 km以上时的修正和补充方法.     

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...     

南海环境下基于白频谱的WLAN超远距离覆盖

通过对南海电磁频谱占用度进行分析,提出了空白电视频段下南海海岛无线宽带网络超远距离覆盖的解决方案,在该方案下设计了一种基于空频谱的海面信道模型。该信道模型以Irregular Terrain Methodology(ITM)模型为基础,通过模型参数修订,加入双径传播效应,使其符合南海海域无线电波传输特征。通过仿真实验,证明了该海面信道模型能够准确反映出空白电视频段无线电波海面传输损耗,为空白电视频段下南海海岛无线宽带网络超远距离覆盖方案提供理论依据。     

空白电视频段下考虑船体晃动的海上无线电波传播特性研究*

为设计基于空白电视频段的海上无线传输系统,需要了解在该频段下无线电波在海面传播特性.在海上环境下,海面波动会引起船体晃动,导致发射和接收天线间的角度变化,从而影响海上电波传播损耗和通信链路性能.对海浪波动引起的船体晃动进行了三维建模,然后考虑地球曲率并结合晃动时天线角度改变引起的天线接收增益变化改进了海上电波传播损耗模型.借助该模型仿真分析了空白电视频段下不同船体晃动类型和在不同传播距离时对海上无线电波传输路径增益的影响程度.     

城市地形对电波传播的影响研究

随着科技的日新月异,我国通信技术得到飞速的发展,无线电波在人们的工作和生活中发挥越来越重要的作用。怎样提升无线电波的应用质量,是相关部门一直探索的课题。为了掌握无线电波在移动通信中的传播规律以及无线信道的特征,文章进行了城市地形对电波传播影响的试验,测量的对象是距离基站2.5 km处8个不同的测量点,测量目的是研究接收的信号电平状态和规律,并对城市地形对电波传播的影响进行研究。     

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.