对流层散射超视距通信传播信道分析

基于对流层大气不均匀体散射机制的对流层散射通信是微波超视距通信的一种重要方式。对于对流层散射通信系统,其超视距远距离通信能力由传播路径上天线波束公共体积内具有不同几何尺度和介电特性的不均匀散射体所确定。针对对流层散射通信电路几何参数的设计需求,通过构建对流层散射超视距路径模型,分析了对流层散射通信系统随收发天线仰角及收发点距离变化时公共散射体的离地高度、特征尺度及传播路径损耗特性,其计算结果可用于对流层散射实验设计和超视距通信性能分析参考。     

多功能对流层散射信道模拟器

本文介绍一种新型多功能对流层散射信道模拟器。它采用贝洛(Bello)短时模型,可以提供两路独立的瑞利衰落信号,衰落率分0.3、1、3c/s三种,最大多径展宽为0.5μs,延迟功率谱可以按需预置,中值电平可以随意改变。两台模拟器可以组合成四重分集模拟器,输出4路具有共延迟功率谱的独立的瑞利衰落信号。模拟中的自动测试装置,可以自动测试记录各种信道参数。该模拟器为世界上为数不多的散射信道模拟器行列增添了功能更完善的一员。     

对流层散射信道预测及分析

对流层散射信道传输损耗的计算内外已有多种方法，其结果大体相同，但也各在差异。因此在建立散射通信线路之前，用相应设备进行实际线路损耗测试是十分必要的，它将有线路的建立提供依据。本文介绍用ＳＴＥ－１进行一第实际散射信道传输损耗测试的结果。     

对流层散射超视距信道传输损耗快慢衰落特性研究

对流层散射通信是一种地面微波超视距传播的重要手段。针对现有对流层散射传输损耗预测模型无法描述大气环境等因素随机变化问题,该文基于电场强度的快慢衰落特性,首次开展了传输损耗的快慢衰落特性研究,建立了传输损耗分布模型,并结合ITU-R P.617-3给出了该分布待定参数的计算方法。选取了国际电信联盟公布的部分散射链路试验数据,借助正态分布的坐标图纸,验证了该分布模型的有效性,结果表明传播损耗慢衰落特性服从正态分布,可为下一步计算散射链路误码率奠定基础。此外,基于分布模型还提出一种传输损耗预测方法,并利用试验数据验证了所提方法具有较好的精度,克服了现有方法无法计算任意概率传输损耗的问题。     

利用对流层散射实现对雷达信号超视距侦察的体制研究

本文对利用对流层散射实现微波超视距传播的机理进行分析，给出了各频段散射电路的传输损耗的计算举例。然后分析了对流层散射传播信道的传播特点，考虑了其对雷达信号侦察带来的影响，对利用对流层散射的雷达侦察接收机的体制进行研究，针对不同雷达对接收机的灵敏度、天线增益提出了具体指标。     

基于对流层散射传播的超视距时差定位

针对远距离地面目标的平面时差定位误差大的问题,将对流层散射信号的传播路径经过一定的近似之后,提出了一种基于对流层散射传播的超视距时差定位技术。仿真结果表明,与平面内的时差定位相比,目标距离越远,超视距时差定位的优势越明显。     

利用对流层散射实现对雷达信号超视距侦察的体制研究

本文对利用对流层散射实现微波超视距传播的机理进行分析,给出了各频段散射电路的传输损耗的计算举例。然后分析了对流层散射传播信道的传播特点,考虑了其对雷达信号侦察带来的影响,对利用对流层散射的雷达侦察接收机的体制进行研究,针对不同雷达对接收机的灵敏度、天线增益提出了具体指标。     

基于USB接口的对流层散射信道测试设备

为拓展散射通信在各种地域时域环境下,比如在沙漠、海面、春夏秋冬季及不同天气状况下的应用,需对各种地域、季节和天气状态下对流层散射信道的电波传播特性进行测试和统计。基于USB接口的散射信道测试设备,对信道特性-电平衰落、信号多径传输特性、相关带宽及空间相关性进行单项或多项循环测试。用PC机对测试数据进行图形化显示并对数据完成后续处理与分析,具有连接方便、数据传输速率高、可热插拔等优点。     

对流层散射实现雷达信号超视距传输的研究

非均匀对流层对投射的电磁波会产生二次辐射,从而进行前向散射,形成超视距传播。文中介绍了对流层散射的传播原理、对流层的几种数学模型,对流层散射的各种损耗,以及基于对流层散射传播原理的微波超视距无源探测定位系统的探测性能分析,给出了探测距离R与工作频率f的关系曲线和探测距离R与辐射源功率P的关系曲线。     

分布式多输入多输出天波超视距雷达海杂波仿真

针对分布式多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)天波超视距雷达,采用数字射线追踪计算各收发通道相对于观测海面的入射和返回散射的方位角和俯仰角,导出任意收发通道一阶和二阶双基地海杂波归一化雷达散射截面积(Radar Cross Section,RCS)表达式;在与收发传播路径的多普勒传递函数相卷积后,结合雷达方程得到接收端的海杂波功率谱密度;最后,根据该功率谱密度仿真接收端海杂波加噪声的随机时间序列,并对其特性进行简要分析.     

短波信道对数字信号传输的影响

数字信号可以通过调制解调器在无线信道中传输，但由于数字通信的大容量和高可靠性．对无线信道有特殊的要求。随着通信数字化的发展，如何在极不稳定的短波信道上实现高速可靠的数据传输，拓展短波通信业务，成为军事通信领域的重要课题。     

海上超视距传输信号衰落分布分析

利用我国渤海海域X波段107 km超视距传输外场测试数据开展统计分析,给出了海上超视距传输信号的快衰落分布以及瞬时信号的快慢衰落组合分布.链路预估的理论结果表明：海上蒸发波导环境下的超视距传输信号电平远远高于散射传输电平,接近自由空间传输的情形.链路试验结果表明： 7月15日海上环境下的信号接收电平可比对流层散射传输损耗中值高40 dB,其信号幅度分布服从瑞利分布;7月18日的信号接收电平起伏较大,具有波导增强型衰落的特点,低电平趋近于对流层散射传输中值电平,信号幅度分布趋近于标准偏差在4~10 dB之间的瑞利分布与对数正态分布组合分布.     

HF ground wave propagation over sea ice for a spherical Earth model

Calculations of the field strength at 10 MHz are reported for a ground wave signal where the path is sea water covered by a uniform layer of sea ice. It is shown that a surface wave type mode may dominate the conventional ground wave modes at the shorter ranges (i.e., < 10 km). At larger ranges the field strength due to the ice layer may be seriously degraded.     

海上湍流对雷达波传播影响模拟研究

基于海洋大气近地层相似理论,给出了大气折射指数和微波波段湍流强度垂直廓线模型;基于一维Kolmogorov湍流谱,数值模拟随机瞬变大气折射指数,并将其叠加在大气折射率垂直廓线上,建立了海洋大气近地层考虑湍流影响的大气修正折射率垂直廓线模型.利用海面水文气象观测数据和美国海军高级传播模型,数值模拟了蒸发波导和湍流对雷达波传播和雷达探测性能的影响,发现：海洋大气近地层湍流在一定程度上增大了蒸发波导内雷达波传播损耗,减弱了雷达对海面目标的超视距探测能力;而在蒸发波导高度以上部分空域,湍流效应在一定程度上减弱了雷达波传播损耗;因此,在定量评估舰载雷达探测性能时有必要考虑蒸发波导和湍流的综合影响.

     

REBUILDING THE SEA WAVE HEIGHT SPECTRUM BY USING MICROWAVE SCATTERING CHARACTERISTICS

The microwave back-scattering characteristics are numerically analysed by the elec-tromagnetic scattering theory,and the sea wave height spectrum that reflects the wind field isrebuilt by comparing the calculated data with experimental data which were measured by airbornescatter.According to the wave height spectrum,the relationship between the back-scattering co-efficients and wind speeds can be obtained.Once the back-scattering coefficients of the sea surfaceare measured,then the wind speeds over the sea surface can approximately be determined.It isuseful for the microwave remote sensing in ocean.     

Incoherent bistatic scattering from the sea surface at L-band

A bistatic electromagnetic wave scattering model for the sea surface is developed to examine its wind dependence property over a wide range of incident angles along the specular direction. This is done by combining an existing scattering model with a sea spectrum recently reported in the literature. In general, electromagnetic wave scattering from a rough surface is dependent on the Fourier transform of the nth power of its height correlation function which can be computed numerically from the surface spectrum. This transform relation indicates that scattering is sensitive not only to the surface spectrum but also to its convoluted properties. Generally, surface scattering is sensitive only to a portion of the surface correlation measured from the origin. The size of this portion is a function of three variables (the incident angle, the surface height standard deviation, and the exploring wavelength) and the rate of decay of the correlation function. The decay rate near the origin of the sea surface correlation is very small, so much so that at L-band this portion is too wide for a two-term approximation of the correlation function. This is true in spite of the fact that the sea surface has a very large rms height. Thus, a scattering model based on geometric optics is generally not applicable at L-band especially at large angles of incidence. An additional finding is that in specular scattering wind dependence is stronger at larger angles of incidence for incident angles between 0 and 70° over the wind speed range of 4 m/s-20 m/s     

碎浪在大角度对海面后向散射系数的修正模型

应用双尺度方法(Two-Scale Method,TSM)计算了海面的后向散射系数(Backscattering Coefficient,BSC).由于实测的海面散射系数在大角度与理论不相符,尤其是水平(Horizontal,HH)极化,中等尺度的碎浪模型被用来对海面散射系数进行修正.通过对不同参数的中等尺度碎浪散射系数进行统计平均,可以得到碎浪的平均散射系数.运用碎浪的覆盖率模型,将碎浪模型与海面的散射系数进行结合,得到了含碎浪的海面散射系数修正模型.结果表明,该模型在大入射角下能对HH极化有明显的修正作用,使其与实验数据更为吻合.对于垂直(Vertical,VV)极化,TSM计算的结果本身就与实验数据吻合得较好,碎浪也没有对其有明显的修正.     

对流层太赫兹波散射特性研究

基于Mie散射理论分析了球形近似下对流层气溶胶粒子对太赫兹波段的散射特性。通过模拟对比,得出对流层四种粒子在太赫兹波段的散射能力。研究发现,粒子的尺度参数对散射强度的影响比较明显,随着粒子尺度参数的增大,散射相位函数振荡越强,散射强度逐渐变大;散射光逐渐前向集中于更小的角度;曲线越来越尖锐,且出现了更多分叶。仿真给出了波长对散射参数的影响。本文利用Matlab给出了四种粒子太赫兹波段的散射仿真,研究结果对太赫兹技术在气象相关领域的应用具有一定的参考价值。     

High resolution measurement of microwave refraction on short tropospheric paths

A method of measuring angle of arrival, or angle of fire, of a microwave signal transmitted over a short line-of-sight path is described. The method used is similar to that employed in conical scan, or simultaneous lobing, radars. Accuracy in angular measurement is achieved by utilizing the portion of the antenna pattern in which the gain function varies rapidly with angle. Using 4-ft aperture antennas operating at 35 GHz on a6frac{1}{2}-mi path, angle of fire is detected linearly with an accuracy ofpm 0.010deg, and the resolution may be as good aspm 0.002deg. The effects of random atmospheric turbulence on the results is investigated. Many examples of layered structure have been observed, but the most dramatic records come when the atmosphere is unstable and large changes in refraction occur, e.g., at the onset of land and sea breezes.