對于信息戰(zhàn)電子戰(zhàn)愈演愈烈的軍事領(lǐng)域,復(fù)雜地形下電波傳播特性的研究是對戰(zhàn)場電磁環(huán)境、電磁態(tài)勢進(jìn)行評估的基礎(chǔ),它既是戰(zhàn)場通信的安全可靠預(yù)測的基礎(chǔ),又是電子對抗以及反對抗效能評估的前提。近年來,拋物線方程方法已經(jīng)逐步成為對流層電波傳播問題研究中最常用的方法,當(dāng)?shù)匦纹鸱^為明顯時,雙向拋物線方法的計算精度最高。因此本課題主要從雙向拋物線方法出發(fā),研究障礙物環(huán)境下的電波傳播問題并結(jié)合矩量法對雙向拋物線方法本身存在的問題進(jìn)行反向修正。具體研究內(nèi)容主要分障礙物環(huán)境下雙向拋物線方法的推導(dǎo)計算、矩量法的驗證和實際應(yīng)用三大模塊,三部分內(nèi)容展開分以下五個方面:1、首先,本課題主要從復(fù)雜環(huán)境下的電波傳播角度出發(fā),具體分析雙向拋物線方法的基本原理和計算思路,為之后求解障礙物環(huán)境下的電波傳播問題打好理論基礎(chǔ)。在上述過程中闡述了目前拋物線方法計算中仍存在的相關(guān)問題。2、為驗證雙向拋物線方法和后續(xù)障礙物環(huán)境下新算法的計算精度,本課題提出用矩量法來驗證近距離復(fù)雜環(huán)境下電波傳播問題的計算精度。推導(dǎo)了導(dǎo)體障礙物下水平極化下電場積分方程、垂直極化下的磁場積分方程,并給出了矩量法計算公式;推導(dǎo)了介質(zhì)障礙物下的PMCHW電磁場聯(lián)合積分方程,給出了介質(zhì)障礙物下不同極化電磁場數(shù)值計算矩量法公式。為精確驗證和修正雙向拋物線方程方法提供了有效手段。3、針對雙向拋物線方法無法處理障礙物與地面參數(shù)不同,并且計算精度受限于起伏地形的傾角的情況,研究了障礙物為理想導(dǎo)體情況下的電波傳播問題。提出一種新的基于雙向拋物線方程的計算方法。該算法求解過程中記錄了所有波源的歷史路徑,結(jié)合具體路徑對雙向拋物線方法進(jìn)行相位修正,并在步進(jìn)過程中,對不同極化下障礙物表面的邊界條件進(jìn)行了重新處理,對目前常用的階梯模型進(jìn)行了改進(jìn)。最后結(jié)合矩量法,通過實例分析,驗證了修正方法對原有拋物線方法計算精度的改善情況,從而證明了新算法的有效性。4、研究了障礙物為均勻介質(zhì)時的電波傳播問題�？紤]到障礙物內(nèi)部存在透射場,障礙物內(nèi)部的場對空間場值計算的影響。提出了區(qū)域分解的雙向拋物線方程計算方法。該方法結(jié)合雙向拋物線方法對障礙物環(huán)境中的場值計算進(jìn)行了分區(qū)處理,依據(jù)障礙物內(nèi)外媒質(zhì)參數(shù)的不同,對不同區(qū)域場值計算中的相位進(jìn)行了修正,從而實現(xiàn)空間中場值的統(tǒng)一計算。最后通過實例分析,證明存在障礙物時新算法的精確性和有效性,為之后求解真實環(huán)境下的電波傳播問題打下基礎(chǔ)。5、為滿足電子對抗部隊裝備運用需要,將課題中的研究內(nèi)容結(jié)合具體的短波、超短波通信對抗裝備,通過MATLAB平臺,將相關(guān)研究內(nèi)容編程設(shè)計成一套拋物線方法的計算軟件,實現(xiàn)對數(shù)周期天線在障礙物環(huán)境下的通信對抗裝備干擾場強的計算軟件,為提高短波、超短波電子對抗裝備作戰(zhàn)效能發(fā)揮具有重要價值。
【學(xué)位單位】：國防科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2017
【中圖分類】：E96;TN011
【部分圖文】：

1.1 研究背景和目的隨著時代的發(fā)展與進(jìn)步，無論在國民經(jīng)濟還是國防上，復(fù)雜地形下電波問題的研究都變得尤為重要。對于現(xiàn)代民用無線電通信的飛速發(fā)展，電波傳性的預(yù)測可以準(zhǔn)確指導(dǎo)通信基站的架設(shè)，網(wǎng)絡(luò)資源的配置，避免資源的不必費；對于信息戰(zhàn)電子戰(zhàn)愈演愈烈的軍事領(lǐng)域，復(fù)雜地形下電波傳播特性的研光可以合理配置軍事資源，更意味著可以通過對電波傳播環(huán)境的利用和反利搶占戰(zhàn)場制勝的先機，為各種信息化裝備發(fā)揮最大效能具有重要作用。在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中，信息力已經(jīng)成為戰(zhàn)斗力的重要組成部分，戰(zhàn)爭的結(jié)局很度上取決于對信息的掌控能力，戰(zhàn)場的信息傳輸主要依賴于電磁波，戰(zhàn)場環(huán)電波傳播特性的研究分析也變得尤為重要。在整個戰(zhàn)場的電磁態(tài)勢分析中陸術(shù)超短波通信是陸軍地面部隊使用的主要通信手段，被廣泛應(yīng)用于前沿作戰(zhàn)揮控制。在裝備部署給定的環(huán)境下進(jìn)行的電波傳播預(yù)測，既可以保證戰(zhàn)場通安全可靠、暢通無阻，還可以對戰(zhàn)場信息評估，電子對抗以及反對抗奠定基戰(zhàn)術(shù)通信電磁態(tài)勢分析如圖 1.1 所示。

國防科技大學(xué)研究生院碩士學(xué)位論文題的研究也變得愈發(fā)重要，只有精確估計短波、超短波電子對抗裝備在復(fù)雜環(huán)下的遠(yuǎn)程場強，才能夠分析電子對抗裝備的作戰(zhàn)效能，從而為短波和超短波通對抗裝備作戰(zhàn)運用提供支撐。電波傳播分析涉及應(yīng)用范圍很廣，除了經(jīng)典的地戰(zhàn)術(shù)通信，還包含海上戰(zhàn)術(shù)通信。對于海上編隊的戰(zhàn)術(shù)通信，傳播模式如圖 1.示。

圖 1. 3 電波傳播 PE 模型示意圖基于上述分析，對流層電波傳播在戰(zhàn)場電磁態(tài)勢分析，電子對抗裝備作能效能分析方面的重要性，本論文主要目的有三點：一是通過拋物線方法來復(fù)雜環(huán)境下的電波傳播問題，為精準(zhǔn)預(yù)測起伏地形下空間中的場強分布奠定二是通過矩量法精確計算近距離下電波傳播特性，來驗證雙向拋物線方法求精確性，從而對復(fù)雜環(huán)境下的 PE 方法進(jìn)行改進(jìn)；三是結(jié)合相應(yīng)的軟件平臺題研究的相關(guān)內(nèi)容編寫成實際的場強計算軟件，對車載電子對抗裝備在遠(yuǎn)區(qū)射場強進(jìn)行預(yù)測，為我軍的通信對抗裝備作戰(zhàn)效能分析提供支撐。1.2 拋物線方程方法的發(fā)展及研究現(xiàn)狀從 1946 年開始，M. A. Leontovich 和 V. A. Fock[14]在研究地球表面垂電波的繞射問題時引入了拋物線方程模型[15]，并考慮大氣折射的影響。從量 Helmholtz 波動方程出發(fā)，為分離出原有場分量相位的快變部分，引入向上的衰減函數(shù) jkxu x,z e x, y。在對拋物線方程進(jìn)行因式分解時，對 的近似處理分為窄角近似和寬角近似兩類，通過不同的近似計算推導(dǎo)出相應(yīng)

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1 黃宏雄;;用文獻(xiàn)統(tǒng)計法預(yù)測電波傳播研究的發(fā)展[J];情報學(xué)報;1985年02期

2 ;第十四屆全國電波傳播學(xué)術(shù)討論年會征文通知[J];電波科學(xué)學(xué)報;2016年06期

3 ;第十四屆全國電波傳播學(xué)術(shù)討論年會征文通知[J];電波科學(xué)學(xué)報;2017年01期

4 ;第十四屆全國電波傳播學(xué)術(shù)討論年會征文通知[J];電波科學(xué)學(xué)報;2017年03期

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本文編號：2816205