国家无线电监测中心研制了全球电波传播大气模型系统

   日期:2021-01-08     来源:中国仪器网    浏览:17    评论:0    
核心提示:近期,国家无线电监测中心研制了全球电波传播大气模型系统。
  近期,国家无线电监测中心研制了全球电波传播大气模型系统。该构建了高分辨率的全球大气时空数值模型,提供包括精准大气湍流、大气逆温层和大气折射率梯度在内的三维空间结构模型及预测,进而实现了对大气波导和对流层散射传播的发射时段、较优频段及仰角等核心参数的定量分析和预测。可提供未来7天以上,精度达1公里内的准确预测,从而显著提升了大气对流层超视距传播的可靠性、传输效率和适用场景。
  
  大气波导传播模型,对其中的抛物方程模型研究状况进行了综述。说明了抛物方程模型研究的历史,归纳了地表面分别为理想导体、阻抗、粗糙海面或不规则地形边界条件时,抛物方程方法的原理及其算法,然后指出抛物方程模型的研究进展和存在的问题。
  
  大气模型是描述大气的各物理量,如温度、压力、密度等,随大气深度的分布规律的理论模型。在建立大气模型时,通常认为大气处于辐射平衡、局部热动平衡和流体静力学平衡的状态。也就是说,大气满足一系列的平衡方程,这些微分方程把大气的各物理量同大气深度(或光学深度)联系在一起。
  
  给定了边界条件(恒星表面的重力加速度和有效温度以及恒星大气的化学组成)后,就可通过逐次近似法求解上述微分方程,从而得出大气的各物理量随大气深度的分布规律。除了平衡的理论大气模型外,还有研究偏离局部热动平衡和辐射平衡的模型,或者非均匀的、带有湍流、对流、振动等的大气模型。
  
  
  超视距传播是指电磁波实际的传播距离超过两点间的直达距离。电波通过发射天线向空中辐射, 受到空中传播媒质的反射或散射会造成电波的超视距传播。电波的超视距传播是在一定的条件下出现的,具有随机性强、衰落现象严重、传播距离远等特点,但其发生与否是可以预测的。
  
  电波(电磁波)按波长从大到小的顺序分为:无线电波、红外线、可见光、紫外线、x射线、γ射线。
  
  电子对抗系统,特别是各类侦察、干扰设备的性能和所处的电波传播环境具有密切的联系。由于各种媒质的电性能差异很大,其收发通道传输机制涉及到电波的吸收、折射、反射 、散 射 、绕射 、导引 、谐振 、多径干涉 和多普勒频移等一系列物理过程。这些过程造成了对电波传播的衰减、衰落 、极化偏移和 时频畸变等对通信不 利 的影 响;另一方面 ,也产生了使电波实现超视距传播的条件,使我们能够在这种情况下远距离的侦察敌方地面和空中的雷达、通信电磁信号 。
  
  超微波信号是指频率在30MHz~30GHz的超短波和微波信号,超微波信号的超视距传播是早己发现的传播现象。超微波主要是对流层传播的电波,在低于100MHz的超微波频率上,尤其是在接近 30MHz 的频率 ,其超视距传播类似短波 ,通过电离层的反射、折射或者散射实现超视距传播。而在高于 100MHz的频率上,不能像短波借助于电离层反射实现超视距传播 ,因为电离层对它来说几乎是透明的,也不能凭借沿着地球表面的绕射进行超视 距传播,因为其球面绕射衰减随着距离增加而迅速加剧。
  
  超微波超视距传播主要有两种方式 :一是对流层散射 ,适用频率 100MHz ~10GHz,传输损耗大 ,可以连续稳定地进行超视距传播;二是大气波 导,主要 影响大约 1GHz以上频率的信号,与大气折射率梯度分布有关,只有在特定的气象条件下才会出现。超微波的超视距传播拓展了信号探测的范围,可以及早发现雷达、通信等电子设备活动状况,具有重要的应用价值。
  
  传播原理
  
  1.大气波导传播原理
  
  大气波导是反常的大气条件引起的,即当陷获的气象条件出现的时候,超微波信号陷获其中,传播损耗明显减小,从而让电波实现远距离超视距传播。
  
  2.对流层散射传播原理
  
  对流层分布着大量的非均匀体(或称散射体),超微波电波通过这种非均匀体时,除沿途遭受折射外,还被非均匀体再次辐射,即对流散射。对于对流层散射传播,目前己经提出3种传播机制,即湍流非相干散射、不规则层相干反射以及稳定层相干反射。
  
  湍流非相干散射认为对流层散射源于对流层中的湍流运动。
  
  在对流层中经常出现不同高度的云层,在云层的边际和冷暖空气的交界面上,由于温度、湿度以及压力的急剧变化,折射指数的变化比较剧烈,从而形成一种锐变层。非相干反射理论认为,这类不规则层对电波的非相干部分反射,就是电波超视距对流层传播的起因。
  
  稳定层相干理论认为,电波超视距传播起因于介电常数随高度变化而呈较稳定的非线性分布。
  
  电磁波传播技术已广泛地应用于各种形式的雷达、卫星通信和蜂窝通信等各种通信系统。电磁波的传播受到对流层环境的影响,这使对流层电磁波传播研究成为电磁波研究的一个重要领域 。超视距雷达按电磁波传播方式不同,可分为天波超视距雷达和地波超视距雷达两类。前者利用电离层折射,后者利用地球表面绕射。
 
日期: 2021-01-08
标签: 无线电 无线电监测 定量分析 研究进展 动平衡
 
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