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大气波导传播模型及特性分析(精)

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At mospheric Duct Propagation Model and Characteristic Anal ysis

SUN Fang ZHAO Zhen-wei KANG Shi-feng WANG Hong-guang Abstract

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装 备 环 境 工 程

时延太大会引起比较明显的信号失真。分别选取 2 、 0O 、 20 3 km这 个距离点计算时延和传播损耗随 高度 变化,结果如图、图 7所示

时 延 /,

图 6 各距离点处时延随高度的变化

Fig.6 Time d lay di er nt p ints v rsus h ight 2种计算模型,可以有效地分析电磁波在不同的雷 达系统参数、不同类型 导中 幅度特性和传播过程 经过分析可知:大气

导一方面可以使 波在波导内 实现超视距传播扩大位于波导内的探测、通信、电 子对抗等电子系统的有效作用距离为远距离探测、 预警和实现超视距作战提供条件另 方面也产生了电 磁盲区。电磁盲区限制了雷达系统对位于盲区内目 标 探测能力。对于防御者而言波导顶的盲区是其防 御 薄弱部位应积极采取措施进行补盲;对于进攻者 而言,敌方电子系统 盲区是隐蔽接敌、实施奇袭的 最佳路径 ’ 另外波导在延伸了探测距离的同时其区 域内的多径效应也有可能导致信号明显失真 因此只 有充分了解大气波导的各种传播特性才能更好地应 用到实际不同的通信和探测系统中去,提高我军防 卫体系的实战性能。

扳二玉东井 轰 垂 鑫 爵 二 -,仲 20 km ---一 .1km 一 一 100km 一一万们 km

图 7 各距离点处传播损耗随高度的变化

g 7 P pagat o s o d fe nt p0 s v r us e ght

从图中 以看出 在高度约 60-20 m 、距离约 50km 以外的盲区 由于没有射线出现因此得不到 时延的值,而这 区域相同 离处的传播损耗明显大 于高度 60m 以下波导区域内的损耗 另外波导内部 多条射线的干涉也会引起信号的衰落从图中可以 直观地看出 于时延的不同导致传输损耗在波导内 产生强烈的不规则起伏变化 而且随着 离的增加时 延和损耗也呈增大趋势

4结 论

抛物方程模型和射线追踪技术是目前国际上 展得比较成熟的计算波导传播特性的方法。利用这 参 考 文 献

1 刘成国.蒸发波导环境特性和传播特性及其应用研究 DI . 西安:西安电子科技大学(博士 20 3

2 刘成国,潘中伟.中国低空大气波导的极限频率和穿透角 ii .通信学报,

1998,19(10:91一 5.

3 王红光,张蕊,康士峰,等.大气波导传播的抛物方程模 型研究综述 J .装备环境工程, 008,5(1:11-15.

4 孙方,王红光,康士峰,等.大气波导环境下的射线追踪 算法 [J.电波科学学报,

2008,23(1 179-183.

5 CRAIG K H LEVY M F. Parab ic Equation M de ing of he E ecs of Mutpah and

Ductng on Radar Sysemsi. lEE proceedings 一 F, 1 91,38(2:153一 62.

6 ITNEY erbe t V. H b id Ra Optic and Pa ab lie Equati n Meth ds or Radar

Propagat on Modeling J. I er a ona Conf re c Radar, 1992

7 李玲玲.利用 GPS 信号实时监测海上大气波导 D .北京电 子科学研究院 20 8

2

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损耗 /dB

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大气波导环境中折射率指数模式的统计特征

大气波导环境中折射率指数模式的统计特征

1大气波导环境中折射率指数模式的统计特征

刘成国1) 王元1) 吴迅英2)

1) 武汉理工大学理学院，湖北武汉，430070

2) 中国气象局国家气象信息中心，北京，100081

摘要：本文详细说明了大气波导环境下空气折射率指数剖面的建模方法，并用地面上一公里

大气折射率的值、折射率平均梯度两个特征参数和它们与地面空气折射率的相关性分析了大

气波导环境的折射率剖面的统计特征。得到了具有实用的统计信息。对70年代5年波导出现

的数据和90年12月份的全部数据的研究表明：根据70年代5年的数据，贴地波导出现时，它

们的值及其和Ns指数关系的都常数分别是110.6 、0.0029和-8.6、0.0047，地面上一公里处的

折射率N1k及地面上第一公里内的平均折射率梯度dN1和地面折射率Ns的相关性比没有波导

出现的情况好；而这两者相比，前者的结果又比后者好。

关键词：无线电气象，空气折射率，大气波导，电波传播

Statistical Characteristics of the Exponential Refractivity Profiles under Atmospheric Duct

Environment

Liu Chengguo1 Wang Yuan1 Wu Xunying2

1 Science School, Wuhan University of Technology, Wuhan Hubei, 430070

2 National Meteorological Information Center, CMA, Beijing, 100081

Abstract: The characteristics of exponential atmospheric refractivity profile under atmospheric

duct are investigated with air refractivity at height of 1km and the average gradient of refractivity

电磁波在地球大气层传导研究

电磁波在地球大气层传导研究

电磁波在地球大气层传导研究

一、电磁波在地球大气层的基本特性

电磁波是一种能量传播方式，它以波的形式在空间中传播，包括无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和伽马射线等。在地球大气层中，电磁波的传播特性受到大气层结构、组成和气象条件的影响。本文将探讨电磁波在地球大气层中的传播特性，分析其对通信、导航和遥感等领域的影响。

1.1 地球大气层的结构

地球大气层由多层组成，包括对流层、平流层、中间层、热层和外层空间。每一层都有其独特的物理和化学特性，这些特性决定了电磁波在其中的传播方式。例如，对流层是大气中最低的一层，也是天气现象发生的区域，其对电磁波的传播影响最为显著。

1.2 电磁波的传播方式

电磁波在大气中的传播方式主要包括直射、反射、折射、散射和吸收。直射是电磁波沿直线路径传播；反射是指电磁波遇到不同介质界面时发生的方向改变；折射是电磁波在不同介质中传播速度变化导致的方向偏转；散射是电磁波遇到大气中的粒子时向各个方向传播；吸收是电磁波能量被大气中的分子或粒子吸收。

1.3 大气层对电磁波传播的影响

大气层中的气体分子、水滴、冰晶等粒子对电磁波的传播具有显著影响。例如，水汽和氧气分子对某些频率的电磁波具有较强的吸收作用，这会影响电磁波的传播距离和信号强度。此外，大气折射指数的不均匀分布会导致电磁波路径弯曲，影响信号的传播方向。

二、电磁波在地球大气层中的传播机制

2.1 直射传播

直射传播是电磁波在大气层中最基本的传播方式。在对流层中，直射传播受到大气折射的影响，导致电磁波路径发生弯曲。这种弯曲通常向下，因为对流层的折射指数随高度增加而减小。直射传播在视距通信中非常重要，尤其是在地面和卫星通信中。

2.2 反射和折射

电磁波在大气层中的反射和折射现象通常与大气层的不均匀性有关。例如，大气层中的云层、温度梯度和湿度梯度都可能导致电磁波的反射和折射。这些现象在雷达探测、无线电通信和卫星信号传输中起着关键作用。

大气波导在现代化战争中的战术应用浅析

大气波导在现代化战争中的战术应用浅析

大气波导在现代化战争中的战术应用浅析

大气波导是一种利用大气层的特性传播电磁波的技术，具有传输距离远、传输带宽大、抗干扰能力强等优点，因此在现代化战争中有着广泛的战术应用。本文将从军事通信、电子战、情报侦察等方面对大气波导的战术应用进行浅析。

大气波导在军事通信中的应用。在现代战场中，实施快速准确的指挥和联络是军队取得胜利的关键。大气波导技术克服了电磁波在地面和空中传播中的传输损耗问题，使得军事通信可以实现远距离的无线传输，大大提高了指挥员与前线部队之间的通信效率和可靠性。大气波导还具有抗干扰能力强的特点，能够在敌方电子干扰的环境下仍然保持通信的稳定，为作战指挥提供了重要的技术保障。

大气波导在电子战中的应用。电子战是现代战争中的重要组成部分，通过干扰、压制和摧毁敌方电子系统，破坏敌方指挥、通信和情报获取能力，从而削弱敌方的作战能力。大气波导技术可以有效规避敌方对电磁波传输的干扰和侦查，使得电子战节奏更为迅速，提高了电子作战对抗效能。大气波导还可以用于电磁波侦察和情报收集，通过获取敌方的电磁信号，了解敌方的通讯布局和作战意图，为我方决策提供重要的情报支持。

大气波导还可以用于导航和引导系统的战术应用。现代战争中，导航和引导系统对于导弹、飞机、舰艇等武器装备的精确打击起着至关重要的作用。传统的导航系统往往依赖卫星导航，但在敌方强电磁干扰环境下容易受到干扰破坏。而大气波导技术可以在大气层内传播电磁信号，避免了卫星导航所面临的干扰问题，保证了武器装备的导航和引导的准确性和可靠性。

大气波导在现代化战争中具有重要的战术应用。在军事通信、电子战、情报侦察和导航引导等方面，大气波导技术的应用能够提高指挥效率、保证通信安全、增强电子作战能力、提供情报支持以及保证武器装备的精确打击能力，对于军队的作战效能提升具有重要意义。随着技术的进一步发展和应用的深入，大气波导技术在未来的战争中的作用将会更加突出。

大气波导特征分析及其对电磁波传播的影响

大气波导特征分析及其对电磁波传播的影响

大气波导特征分析及其对电磁波传播的影响

姚展予;赵柏林;李万彪;朱元竞;杜金林;戴福山

【期刊名称】《气象学报》

【年(卷),期】2000(058)005

【摘 要】文中在介绍大气折射的基本类型及其存在条件的基础上，阐述了三种类型的大气波导的形成机制，总结并分析了大气波导的几个主要特征，并用西北太平洋云输射实验的实测资料和西沙海域的气象资料进行了验证，同时试验了蒸发波导高度对大气温度、气海温差、水平风速变化的敏感性。在分析大气波导对电磁波传播的影响时，推导了可形成波导传播的电磁波最大陷获波长和临界发射抑角，提出了电磁波形成波导传播的４个必要条件，并讨论了大气波

【总页数】12页(P605-616)

【作 者】姚展予;赵柏林;李万彪;朱元竞;杜金林;戴福山

【作者单位】北京大学地球物理系暴雨监测和预报国家重点实验室,北京;北京应用气象研究所,北京

【正文语种】中 文

【中图分类】P4

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