宽角抛物方程在阻抗边界条件下的应用

对抛物方程中的伪差分算子进行Feit-Fleck宽角近似处理,分析了这种近似所带来的误差;详细阐述了阻抗边界条件下求解这种宽角抛物方程的分步傅立叶变换方法,并以此计算了海平面上电波传播情况,与窄角抛物方程及几何光学双射线模型的计算结果进行比较,说明了这种宽角抛物方程在阻抗边界条件下计算较大仰角电波传播问题是可行的.     

宽角抛物方程的格林函数及其应用

基于分部傅立叶变换法,建立了宽角抛物方程在二维无界空间的格林函数.提出了计算宽角抛物方程初始场的格林函数法.在此基础上,用宽角抛物方程法计算了高斯电流源辐射在海平面上传播衰减情况,并与几何光学双射线模型以及格林函数本身的计算结果作了比较,验证了此格林函数的正确性,从而为建立求解抛物方程的新方法——辅助位函数法奠定了基础.     

大气折射率剖面在宽角抛物方程中的应用

介绍了对流层大气折射率剖面的建立方法,详细阐述了在电波传播中,大气折射率剖面在求解宽角抛物方程时的应用,比较了不同大气条件下,抛物方程方法的计算结果和用其它方法所获得的结果,验证了这种处理大气折射率剖面方法的正确性和有效性,应用于电子战中将具有重要的国防意义。     

抛物方程模型在海上电波传播中的应用

针对舰载雷达探测威力预报,推导了电磁波传播的抛物型方程模型.该模型基于修正平坦地面的抛物型方程,并使用分步Fourier算法求解,能够计算舰载雷达在空间各点的传播损耗和检测概率.计算结果同舰载雷达的实际观测值进行比较,表明两者之间有较好的吻合.     

森林中电波传播的抛物方程法

抛物方程法能处理非均匀介质环境中的电波传播问题,并可用FFT步进算法快速求解,在电波传播中得到了广泛运用.该文用抛物方程法求解了森林中的电波传播问题,并将计算结果与Tamir侧面波模型的结果进行比较,二者吻合很好.最后用抛物方程法分析了森林中电波传播的特性.     

基于全局透射边界条件的宽角抛物方程电波预测模型

提出了一种新型的基于全局透射边界条件（non-local boundary condition,NLBC）的Greene近似宽角抛物方程（wide-angle parabolic equation,WAPE）电波预测模型,用于求解对流层远距离复杂环境中的电磁波传播特性.采用有限差分法（finite difference method,FDM）求解WAPE得到了三对角线性方程组,可以快速地求解整个空间的电场分布,也可以对不规则的地表环境进行精确建模.本文提出的WAPE模型解决了传统的PE离轴传播角度偏小的问题,将电波的最大传播仰角提升至约50°,同时大大减小了计算区域中上边界吸收层的设置尺寸,从而提高了PE的计算效率.实验证明,当伪微分算子的相位误差不超过0.002时,Tappert、Claerbout和Greene近似形式得到的最大传播角分别为20°、35°和45°.最后,通过与经典的光学双射线模型进行对比,证明本文提出的基于NLBC的Greene近似WAPE模型的可计算传播仰角更大,对上边界处反射电磁波有良好的吸收效果.因此,本文的模型适用于对流层远距离复杂环境中电磁波传播特性的精确预测.     

基于抛物方程法的部分森林覆盖山区电波传播分析

基于Fourier分步步进法的抛物方程模型求解了山区不规则地形部分森林覆盖环境的电波传播,并分析了森林对电波传播的影响.模型中为了简化边界条件,地形用分段线性函数来近似.然后预测了一个山区部分针叶林覆盖环境的电波传播,得到的结果与实测数据进行对比,二者吻合很好.最后对算法的稳定性与误差进行了分析,本文的模型能处理不规则地形、森林等复杂环境且算法效率高.     

分步Padé抛物方程的傅里叶变换解法研究

分步Padé抛物方程(Split-Step Padé Parabolic Equation, SSP-PE)是一种宽角近轴近似方法,可以精确计算传播角较大的电波传播.由于非均匀大气的折射效应的限制, SSP-PE难于利用傅里叶变换算法求解.因此,SSP-PE通常采用有限差分算法.但在计算雷达散射截面和城市小区短距电波传播的过程中,一般可以忽略大气的折射效应.不考虑大气折射,论文推导了SSP-PE的傅里叶变换解法.与有限差分算法相比,傅里叶变换解的计算效率更高.给出了理想导电边界条件下的数值算例,并比较了几何光学法和SSP-PE的计算结果,证明了傅里叶变换解的正确性.

     

复杂路径上空过渡区域低频电波传播损耗求解

该文基于宽角抛物方程方法,对复杂路径上空过渡区域低频电波传播损耗问题进行研究。增加了高空接收场分量的方向因子公式推导及其约束条件;仿真了3种典型路径模型下,距地面上空60 km范围内的垂直电场分布,并比较分析了其与近地表面变化规律的异同。所提方法能够更好地将近地面与高空过渡区域场量求解方法统一起来,提高了计算精度,可为复杂地电离层波导中低频天波传播问题解决提供技术支持。     

基于抛物方程的海上电波传播研究

抛物方程已经被广泛地应用于电波传播预测模型,并成为解决电磁波传播问题的主要工具。针对目前大多数预测模型处理粗糙海面的不足,引进了一种能包含海面阴影效应的粗糙度修正因子,并由于电波在海面上传播主要受到蒸发波导和粗糙海面的影响,结合抛物方程和蒸发波导理论对海面上的电波传播进行了研究,利用PE模型计算了电波在蒸发波导中不同条件下的传播损耗,并分析了蒸发波导和粗糙海面对电波传播的影响。     

多刃峰环境无线电波传播预测的双向抛物方程法

基于迭代双向抛物方程法求解了单刃峰和多刃峰环境下的前向和后向电波传播。对单刃峰,将双向与单向抛物方程法的数值结果做了比较,并分析了刃峰的位置和高度对后向反射场的影响。对多刃峰,采用迭代步进的双向抛物方程法计算相邻刃峰间的电波传播,并将数值结果与单向抛物方程法的结果进行对比。双向抛物方程法能计算出无线电波的前向传播场和后向传播场叠加的总场,比单向抛物方程法的预测结果更准确。     

高阶色散对光孤子及孤子对传输的影响分析

为了研究高阶色散对光孤子及孤子对传输的影响,采用分步傅里叶变换方法,对含高阶色散效应与不考虑高阶色散情况下的光孤子非线性薛定谔方程进行了数值求解,得到了孤子脉冲形状与色散阶数有着相关性这一结果.结果表明,奇数阶色散效应会使孤子及孤子对脉冲发生单边振荡,产生能量损耗,并在振荡侧产生次脉冲,而偶数阶色散效应会使孤子及孤子对脉冲发生明显的脉宽展宽,高阶色散效应对孤子脉冲的影响随阶数的增加而减弱.     

色散补偿准光孤子传输特性数值分析

为了使准光孤子能够在标准单模光纤中稳定地传输,采用了分步傅里叶方法分别模拟了准光孤子在标准单模光纤中的传输和在色散补偿系统中的传输,得到了准光孤子在标准单模光纤中的传输特性和在色散补偿系统中的传输特性。结果表明,准光孤子在标准单模光纤的传输过程中脉冲峰值逐渐降低,脉冲宽度逐渐展宽,不能稳定传输;而准光孤子在采取色散补偿技术的色散补偿系统中传输时,脉冲形状几乎保持不变,与准光孤子直接在标准单模光纤中的传输相比,性能得到了很大改善。     

基于抛物方程法的粗糙海面电波传播分析

提出了一种改进阻抗边界条件的方法,并用格林函数法求解抛物方程的初始解:从而提高了抛物方程法的稳定性与精确度.最后基于抛物方程法分析了粗糙海面上的电波传播特性,得到的结果与Miller-Brown模型进行对比,结果吻合很好.     

基于抛物方程的电波相位预测方法

针对大气波导和不规则地形等复杂环境下的电波传播相位预测,研究了基于抛物方程(PE)的相位计算方法,并通过与理想导体平面上自由空间条件下几何光学双射线模型计算的传播相位对比,对该相位计算方法进行了验证.在此基础上,利用PE方法计算的幅度和相位,研究了大气波导对脉冲信号传播的影响.     

非均匀光滑球面地波衰减因子的抛物方程算法

根据地波传播特性,将不均匀球形地面上空的电磁场满足的标量波动方程近似为一个抛物方程;引入分步傅立叶变换法来得到抛物方程的解的递推公式;由地波传播平地公式计算出抛物方程算法所需初值,按照递推公式可方便的递推出传播路径上空中任意点的场强值,以及分段均匀光滑球形地面上任意高度的地波衰减因子的幅度和相位.该方法的计算结果当接收点在地面上时与J.R.Wait积分法和波模转换法完全一致,但是,当传播路径超过三个分段时J.R.Wait积分法和波模转换法的计算量成指数增加,该方法的计算量则不随分段数的增加而增加,故给出的方法更适合于实际的工程计算.