波传播特性的研究大气波导中电

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1、２００９年１２月西安电子科技大学学报（自然科学版）Dec．２００９第３６卷第６期JOURNALOFXIDIANUNIVERSITYVol．３６No．６大气波导中电波传播特性的研究杨超，郭立新，李宏强，吴振森（西安电子科技大学理学院，陕西西安７１００７１）摘要：为研究电波在大气波导中的传播特性，针对传统分步傅里叶方法难以解决考虑阻抗边界条件时的电波传播问题，利用离散混合傅里叶方法求解有阻抗边界条件时的窄角抛物方程，并给出其详细的计算方法和求解步骤．在辅助函数的离散过程中用后向差分公式代替传统的中心差分公式，数值结果显示出良好的稳定性．这为大气波导环境中雷达性能评估、雷达盲区

2、探测等工作的研究提供了理论基础．关键词：抛物方程；大气波导；传播损耗；离散正弦变换中图分类号：TN０１１文献标识码：A文章编号：１００１‐２４００（２００９）０６‐１０９７‐０６StudythepropagationcharacteristicofradiowaveinatmosphericductYANGChao，GUOLixin，LIHongqiang，WU‐Zhensen‐‐（SchoolofScience，XidianUniv．，Xi摧an７１００７１，China）Abstract：Toinvestigatethepropagationpropertiesofra

3、diowavesinatmosphericduct，accordingtothefactthatthetraditionalSplit‐stepFourierTransformmethoddoesnotworkwellintreatingthepropagationproblemwiththeimpedanceboundarycondition，theDiscreteMixedFourierTransformMethodisusedtosolvethenarrowangleparabolicequationwiththeimpedanceboundarycondition

4、ispresented，andadetailedcomputationalmethodandthesolvingsteparealsogiven．Intheprocessofdiscretizationoftheauxiliaryfunction，thetraditionalcentraldifferenceformulaisreplacedbythebackwarddifferenceformula，andnumericalresultsshowthemethodisofgoodstability．Thisapproachestablishesthetheoretica

5、lfoundationforstudyingtheassessmentofradarperformanceandradardetectionshadowzone．KeyWords：parabolicequation；atmosphericduct；propagationloss；discretesinetransform近年来，针对对流层的电波传播问题的研究引起了国、内外学者的广泛关注，特别是对流层大气波导对雷达及其他电子作战系统的影响成为人们关注的焦点．大气波导是由于电磁波在近地层中传播受到大气折射的影响使其传播轨迹弯向地面，当弯曲曲率超过地球表面曲率时，电磁波会部分地

6、陷获在一定厚度的大气薄层内，就像电磁波在金属导管中传播一样，这种现象称为电磁波的大气波导传播．陆地和海洋均有可能出现大气波导现象，但是海上大气波导的发生更为频繁．大气波导一般分为３种：蒸发波导、表面波导和抬升波导．大气波导的存在极大地影响着海上运作的雷达等无线电系统，可能导致无线电系统的超视距探测和形［１‐４］［５‐６］成雷达探测盲区．研究电磁波在对流层中传播的方法主要包括以下几种：抛物方程、射线追踪法以及［７］波导模理论．射线追踪法可以定量地描述电波在各种大气条件下的轨迹，但是没有解决场分布的问题，而且没有考虑电波传播过程当中的绕射作用；波导模理论存在的主要问题是当传播

7、距离较远或是在视线区域时，求解过程中将会出现数值困难．抛物方程不但可以计算视距及超视距范围内的电波传播，而且其数值解具有良好的稳定性和准确性，更重要的是采用抛物方程模型可容易地考虑大气折射率对电波传播的影响，因此被广泛使用．目前，通常使用分步傅里叶（Split‐stepFourierTransform，缩写SSFT）方法来研究抛物方收稿日期：２００８‐０９‐１１基金项目：国家部委科研项目资助；高等学校博士学科点专项科研基金资助（２００７０７０１０１０）作者简介：杨超（１９８４‐），男，西安电子科技大学博士研究生，E‐mail：