高频雷达海洋回波谱特性及影响其质量的因素[1]

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1、..第112期o11,o卷第电波科学学报VlN21996年6月CH】NESEJOURNAL0FRADIOSCIENCEJune,1996高频雷达海洋回波谱特性’及影响其质量的因素黄德耀(中国电波传播研究所)摘:,、、要本文从高倾雷达海洋回波语形成机理出发分别计论了海态电离层雷达工作参数等对高频雷达海洋。回波错的影响:,,关键词海浪能蚤谱海洋回波错Bragg散射.:中图法分类号TN9597CharacterofHFRadarSeaEchoSPectraandFactoroftheEffectsontheua

2、lityoftheSPeetraQHuangyaoDe(ChinaResearehInstituteofRadiowaveProp昭ation,Xinxiang,Henan,453003,China)Atraet:Inthispaper,onthebasisofmae卜anismfoingHFrarechosctra,theeffectsofstate,bsrmadsea邵sea.ioPhereandradarParameteronHFradar粉aechosPeCtraarediscu姗dseparat

3、elynosKeywor:.waveenergyspectrum,日oset,Braggscatterds段段ech沐rum1日1.生..人J.‘J高频电磁波从海面的散射特性是近几十年来特别感兴趣的课题。这主要是由于它既可用,。来作为研究海洋物理特性的重要工具又可用来作为实时探测海洋气象的手段处理和分析高,,,,而且频雷达海洋回波谱不仅能获得海洋的物理特性参数如海浪波长海浪高度和海浪方向还能,。获得在所观测的特定海域上的实际气象条件如风速的大小和风向海洋动力学所取得的成果为研究高频雷达海洋回波谱特性打下了

4、基础。它揭示了海浪形成机理、风与海浪之间的相互作用、海浪传播速度的色散方程及海浪能量谱。海浪能量谱把海,。浪能量与海浪角频率联系起来了它对研究和解释高频雷达海洋回波谱是极其重要的,,1955年crombiel〕首先发现高频雷达海洋回波谱在两个多卜勒频率上有强的尖峰这两,个多卜勒频率对应于其波长等于雷达波长一半的到达和离去的海浪速度在其它多卜勒频率.,上海洋回波的幅度小得多1966年wait从理论上证明了上述两个尖峰是由于电磁波与具有,,特定速度的海浪之间谐振的结果与交射线在水晶中的Bragg散射机理很相似

5、估称为一阶。Bragg散射·本文1995年5月收到:第2期黄德耀高频雷达海洋回波错特性及影响其质童的因素,〔,〕,七十年代初Barick[2j提出了一阶和二阶高频电磁波海洋返回散射理论为利用高频雷。,达海洋回波谱来推出海态和海面气象条件提供了理论依据在大量的实验研究的基础上科学、、。;家们找到了从高频雷达海洋回波谱反演出海面风方向速度海浪高度侮流速度的方法、,,。高频雷达探测跟踪海上目标特别是低速目标(舰船)受到海洋杂波的种种限制为了提,。高高频雷达探测海上低速目标的能力对研究高频雷达海洋回波谱特性提出了

6、新的要求,高频雷达海洋回波谱的基本特征是在零多卜勒频率两边对称地有两个尖峰两个尖峰的。、,、周围是连续谱区两尖峰之间的距离尖峰相对噪声的幅度尖峰的宽度二阶连续谱相对噪声的电平及其形状与海态、电离层传播条件和雷达工作参数均有着密切的关系。、,,高频雷达为了探测跟踪海上低速目标希望回波谱中的两个尖峰幅度低而尖锐二阶连,,、。续谱的电平低这样才能减少雷达盲速区有利于探测跟踪小型低速目标高频雷达管理工程,,师应根据不同的海态选择最佳的雷达工作参数和最佳的电离层传播条件才能达到上述目的。这只有在深入了解海态、电离层

7、传播条件、雷达工作参数是如何影响高频雷达海洋回波谱,。特性之后才能办到2.高频雷达海洋回波谱的形成机理海洋表面是在自然界发现的比较复杂的时变结构之一。它的运动初看起来似乎具有无穷:,。的无法解释的变化无风日平静如镜有风日大浪滔天海洋物理学[’1[s]把海洋表面波分为毛。.1c,,细波和重力波重力波波长大于73m作用在扰动水质上的主要恢复力是重力它是海洋物。。,理学主要研究对象对于海浪波长大于维持它的水深200倍的这些波称为浅水波当足够深,。,以至底部对波的传播特性的影响可以忽略时它们被称为深水波除了海滩附

8、近以外大多数海浪都可以被认为是深水波。本文所考虑的是深水重力波.2.1风激励的海浪,。风海水除受重力和自身粘力以外常受风力的影响激励的海浪实际上是风的能量和海浪。,一部分,能量之间的交换过程速度小于风速的海浪将从风获得能量用于使海浪高度增大一。,,部分用于加大海浪的传播速度当海浪速度超过风速时海浪将遭受到空气阻力最后达到平。,:衡这时海浪高度达到最大值一9:一最大傀旦旦护H(1),,,。其中H为海浪高度(米)W为风速(米/秒)