蒸发波导中电磁波异常传播特征研究及其应用.doc

&(海军大连舰艇学院海洋与测绘科学系大连116018摘要蒸发波导是海洋大气环境中一种典型的异常大气折射结构。它能够部分地陷获电磁波的传播,从而改变电磁波的传播特征。这种特性在雷达、通信、电子对抗等设备的使用方面具有广泛的应用。该文主要利用电磁波传播的抛物型数值方程和裂步傅里叶算法,通过仿真方法研究了蒸发波导环境下电磁波所具有的异常传播特征,并利用2003年8月大连海域的雷达异常探测试验作为应用实例,说明了蒸发波导对电磁波异常传播以及对雷达异常性能的影响。关键词电磁波,蒸发波导,异常传播特征,雷达,性能评估中图分类号:TN011文献标识码:A文章编号:1009-5896(200608-1508-icWavesinEvaporationDuctEnvironmentsanditsApplicationHuangXiao-maoZhangYong-gangWangHuaTangHai-chuan(,DalianNavalAcademy,Dalian116018,ChinaAbstractEvaporationductisakindoftypicalanomalousprofileofatmosphericrefractivity,icwaves,asaresult,thepropagationcharacteristicsarechanged,municationandECM,-,Evaporationduct,Anomalouspropagationcharacteristics,Radar,Performanceevaluation1引言蒸发波导是海洋环境中最经常出现的异常大气折射结构,蒸发波导的形成是由于海水蒸发形成的海面上一定高度内所具有的大气湿度随高度锐减分布结构。文献[1]的DCS(DuctingClimatologySummary利用世界范围无线电观测站资料对全球海域进行的大气波导发生规律的统计,世界几乎所有海域几乎所有时间内都可能存在蒸发波导,其发生的高度和强度随地理纬度、季节、一日内不同时间而变化,一般是在低纬度海域、夏季、白天蒸发波导高度较高。蒸发波导能够陷获电磁波,这种效应使得电磁波部分能量被限制在波导层内传播,从而形成与标准大气折射环境下截然不同的传播特征。国内的蒸发波导研究主要偏重于蒸发波导的机制、测量技术以及统计规律等研究,如文献[2]研究了蒸发波导的形成以及波导特征量的计算方法,文献[3]通过试验调查了我国部分海域大气波导发生规律。事实上,蒸发波导环境下电磁波的异常传播特征研究属于交叉学科,国内文献[4]从原理上研究了大气波导对电磁波传播影响,但没有2004-12-07收到,2005-07-09改回国家863计划(2002AA639300资助课题进行定量化研究和试验。本文针对蒸发波导环境对电磁波传播的影响,运用电磁波传播的抛物近似数值方程技术,通过仿真的方法,定量地研究蒸发波导环境下电磁波的异常传播特征(第2节;通过将电磁波传播的数值模型与雷达的基本理论相结合,应用于2003年8月大连海域的雷达异常探测试验的数据分析当中(第3节;模型的结果与试验的实际效果比较一致,验证了模型的同时也证明了蒸发波导环境下雷达所具有的超视距探测能力,最后给出了相关的结论。,早在80年代就开始应用于电磁波异常传播规律研究了,经过文献[5,6]等科学家的不断丰富和完善,目前得到了广泛的应用。,电磁波的电场和磁场分量具有对称的特性,以垂直电极子VED为例,在无源介质中,磁场H的矢量波动方程的形式为20εωμεε∇∇×∇×−×∇×−=HHH(1第8期黄小毛等:蒸发波导中电磁波异常传播特征研究及其应用1509ε为介电常数;μ为磁导系数;ω为角频率。将式(1去矢量化,通过Fock置换方案:(,(sin(,HrrβγνφUrθεθθ=,其中,,βγν都是待定的常数,研究人员对参数的选择略有不同,但其本质一致,都能够得到海姆霍兹