電波傳播研究綜述

1、電波傳播研究綜述 電波傳播是一門(mén)歷史悠久的學(xué)科。一百多年前赫茲著名的實(shí)驗(yàn)，就是首次電波傳播試驗(yàn)。經(jīng)過(guò)一百多年，電波傳播研究獲得了巨大的發(fā)展，現(xiàn)在人了比較成熟的時(shí)期。但是，客觀(guān)世界是無(wú)窮的，電波傳播的一些基本規(guī)律雖然已經(jīng)掌握，但結(jié)合具體的應(yīng)用，有待研究的問(wèn)題還很多，所以電波傳播至今仍具有很強(qiáng)的發(fā)展?jié)摿?。電波傳播是一門(mén)理論性很強(qiáng)的學(xué)科，根據(jù)她自身學(xué)科發(fā)展的需要，會(huì)提出許多新的研究課題。同時(shí)，電波傳播又是一門(mén)實(shí)用性極強(qiáng)的技術(shù)，它的研究一直就是圍繞應(yīng)用需求來(lái)開(kāi)展的。特別是發(fā)展到了今天，她的發(fā)展動(dòng)力，更多地是來(lái)自應(yīng)用的需求。也就是說(shuō)，電波傳播發(fā)展的總趨勢(shì)是應(yīng)用牽引，交叉滲透。應(yīng)用的需求將推動(dòng)著電波傳播研

2、究繼續(xù)向前發(fā)展。下面就從客觀(guān)應(yīng)用的需求出發(fā)，對(duì)電波傳播研究的發(fā)展，作一些粗淺的展望。1.配合無(wú)線(xiàn)(wireless)通信的發(fā)展，開(kāi)展電波傳播課題研究電信發(fā)展的歷史，是一部無(wú)線(xiàn)通信和有線(xiàn)通信相互競(jìng)爭(zhēng)，相互促進(jìn)的發(fā)展史。光纖通信的出現(xiàn)和發(fā)展，似乎使有線(xiàn)通信占了主導(dǎo)地位。不錯(cuò)，在固定的干線(xiàn)通信中，光纖網(wǎng)無(wú)疑是占有非常重要的地位。但就整個(gè)通信領(lǐng)域而言，情況卻不是這樣。近一二十年來(lái)，隨著微電子技術(shù)的進(jìn)步，糾錯(cuò)編碼和信號(hào)處理技術(shù)的發(fā)展，無(wú)線(xiàn)通信的面貌煥然一新。過(guò)去認(rèn)為無(wú)線(xiàn)訊道不穩(wěn)定，可靠性差的缺點(diǎn)，都獲得很大的克服?，F(xiàn)在的無(wú)線(xiàn)通信已經(jīng)成為頻帶寬、可靠性良好、設(shè)備輕巧簡(jiǎn)單，架設(shè)容易，造價(jià)低廉的重要通信手段。

3、應(yīng)用的范圍愈來(lái)愈廣泛。在一些非用無(wú)線(xiàn)通信不可的地方，如衛(wèi)星通信、移動(dòng)通信、宇航通信、航空通信、艦船通信，特別是軍事通信等領(lǐng)域，無(wú)線(xiàn)通信當(dāng)然更加興旺發(fā)達(dá)。其中特別引人注目的是蜂窩移動(dòng)通信，他已經(jīng)從 1代、2代、2.5代發(fā)展到今天正在部署的第4代，并且正在向第5代進(jìn)軍。人們不僅在手機(jī)上通話(huà)，還要上網(wǎng)，要辦理許多業(yè)務(wù)。移動(dòng)通信的用戶(hù)，在許多國(guó)家已經(jīng)超過(guò)固定通 信的用戶(hù)。我國(guó)現(xiàn)在大概有 5億多通信用戶(hù)，其中 移動(dòng)通信用戶(hù)接近 3億，已經(jīng)超過(guò)固定通信用戶(hù)。無(wú)線(xiàn)通信不僅在蜂窩移動(dòng)通信中使用，還正在其他一些通信領(lǐng)域中興起。如無(wú)線(xiàn)接人網(wǎng)、無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)、個(gè)人網(wǎng)和家庭網(wǎng)、短距離固定毫米波通信線(xiàn)路等，真可謂花樣翻新，

4、日新月異。美國(guó)9.11事件后， 該地區(qū)的所有通信系統(tǒng)都被摧毀。就是依靠毫米波 通信，在很短的時(shí)間內(nèi)，恢復(fù)事件發(fā)生地區(qū)的通信，顯示了無(wú)線(xiàn)通信的威力。無(wú)線(xiàn)通信已經(jīng)成為當(dāng)代通信的主流。無(wú)線(xiàn)通信應(yīng)用的頻段，正在從微波向毫米波、亞毫米波擴(kuò)展。光波的無(wú)線(xiàn)通信最近也有很大的發(fā)展。在一些大城市中，利用光束在自由空中的傳播，設(shè)備很小，置于高樓樓頂，易于構(gòu)成寬帶的局域網(wǎng)絡(luò)，解決城市難以埋設(shè)光纜的問(wèn)題。 針對(duì)無(wú)線(xiàn)通信如此發(fā)展，需要更多的電波傳播知識(shí)予以配合。因而開(kāi)展了一系列新的研究課題。這些問(wèn)題大致有:1.1地空電路傳播特性的研究 利用衛(wèi)星(同步衛(wèi)星、近地衛(wèi)星、小衛(wèi)星、氣球等)這個(gè)平臺(tái)，進(jìn)行通信、廣播、遙感、導(dǎo)航，

5、繼續(xù)快速發(fā)展。衛(wèi)星通信具有地面通信不可替代的作用。衛(wèi) 星導(dǎo)航系統(tǒng)從軍用到民用，現(xiàn)在已經(jīng)普及到個(gè)人。衛(wèi)星電視直播在國(guó)外也已經(jīng)非常普及。為了獲得更 大的通信帶寬，衛(wèi)星通信的頻率愈來(lái)愈高，除了繼續(xù)使用 L波段和 C波段外，Ku(10/20GHz)波段、Ka(30/20GHz)波段正在發(fā)展，F(xiàn)波(50/40GHz)也 在考慮中。這樣，大氣層的影響越來(lái)越重要。對(duì)這 樣的地空電路有影響的主要是對(duì)流層和電離層。頻率高于IOGHz以上，電離層的影響就很小。降水、云、大氣氣體分子等的吸收、閃爍、交叉極化等對(duì)電路通信質(zhì)量有重大影響。頻率愈高，仰角愈低，這些大氣層的影響愈嚴(yán)重。 最關(guān)心的項(xiàng)目是雨衰減。在世界范圍進(jìn)行

6、了大量測(cè)試。ITU-R也給出了預(yù)測(cè)模型。但是降雨的分布極端復(fù)雜，季節(jié)變化很大。所以研究還在繼續(xù)中。 在對(duì)付雨衰減方面，除留出足夠大的余額之外， 采用分集接收也是一個(gè)可行的辦法。目前國(guó)際上正 在致力于研究空間分集(也就是站址分集)和波速分 集，以及衛(wèi)星分集等的效果。由于對(duì)流層中的湍流運(yùn)動(dòng)，引起溫、濕、壓的隨機(jī)起伏，導(dǎo)致介電常數(shù)的隨機(jī)起伏。引起接收信號(hào)相位和幅度的快速變化。我們稱(chēng)之為“閃爍”(Scintilation)，這也是目前研究的重點(diǎn)。1.2 復(fù)雜條件下的地面視距傳播 蜂窩移動(dòng)通信，以及大量使用微波、毫米波、亞 毫米波來(lái)組成局域網(wǎng)，這些網(wǎng)可以是企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)，也 可以是接人網(wǎng)。這些電路多數(shù)是在建

7、筑物林立的城 市使用，地形復(fù)雜，電磁環(huán)境惡劣。電路基本上是在 建筑物和樹(shù)木中間的多次散射傳播，到達(dá)接收機(jī)的 是來(lái)自不同方的具有不同相位和幅度的多徑信號(hào)。 其衰減特性和衰落特性均非常復(fù)雜。為了給系統(tǒng)設(shè) 計(jì)提供一個(gè)比較準(zhǔn)確的傳播模型，電波傳播工作者 正在開(kāi)展理論和實(shí)驗(yàn)工作。特別是最近在無(wú)線(xiàn)通信 中，廣泛使用所謂 MIMO體制，即多輸人一多輸出(MultipleInput-MultipleOutput)系統(tǒng)。在收、發(fā)兩端都有多付天線(xiàn)。它已經(jīng)用在 3G移動(dòng)通信，將來(lái)可以用于高度可靠的無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)。它可以構(gòu)成一個(gè)高度有效的天線(xiàn)分集系統(tǒng);還可以作為多路平行信息傳輸通道，增大通信容量，提高頻率利用率。同樣，I

8、TU-R也提供了預(yù)測(cè)模型，但是精度還不夠理想，還有許多工作要做。1.3 樓宇傳播特性的研究 無(wú)線(xiàn)通信有許多情況是在室內(nèi)進(jìn)行的。家庭網(wǎng)、企業(yè)網(wǎng)、許多無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)等都是在室內(nèi)。近年來(lái)，研究樓宇傳播非常受到關(guān)注。這里包括收、發(fā)端均在樓宇內(nèi)部的傳播和一端在外，另一端在樓宇內(nèi)部的傳播，以及房間內(nèi)部有無(wú)金屬家具等多種不同情況。特別是新的建筑材料不斷出現(xiàn)，微波毫米波在這些材料的墻體、天花板、地板的反射、散射，以及穿透這些材料的特性，都需要進(jìn)行研究。大體上有統(tǒng)計(jì)模型法、定點(diǎn)路徑測(cè)試、計(jì)算機(jī)射線(xiàn)追跡等方法。1.4 短波通信 這是使用最久遠(yuǎn)的一種通信。由于它的頻帶很窄，使用的范圍已經(jīng)有所縮小。但她并沒(méi)有完全退出歷史

9、舞臺(tái)。在軍事通信，航空通信、廣播等方面，仍有應(yīng)用前景。廣泛采用各種自適應(yīng)技術(shù)，如頻率自適應(yīng)，天線(xiàn)自適應(yīng)，數(shù)碼率自適應(yīng)等，使短波通信的質(zhì)量和通信帶寬都有大幅度的提高。近垂直人射短波天波(Near-Vertical-IncidenceSkywave)通信，可以在近距離(幾百公里)克服地形的地物，如叢林、 沙漠、高山等的影響。據(jù)報(bào)道，美國(guó)在海灣戰(zhàn)爭(zhēng)中就使用了這種通信。2 環(huán)境監(jiān)測(cè)中的電波傳播問(wèn)題 隨著人們生活水平的提高，以及工業(yè)化對(duì)環(huán)境 影響的加劇，人們愈來(lái)愈關(guān)心環(huán)境對(duì)人類(lèi)工作和生 活的影響。環(huán)境問(wèn)題引起了全人類(lèi)的極大關(guān)注。環(huán)境的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和準(zhǔn)確預(yù)報(bào)，成為科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的熱點(diǎn)問(wèn)題。2.1 用電磁波(包括

10、光波)的方法，來(lái)監(jiān)測(cè)地球大氣層和宇宙空間 遙遠(yuǎn)探測(cè)是測(cè)量大氣層和宇宙空間最常用的方 法。電離層測(cè)高儀、激光雷達(dá)、非相干散射雷達(dá)、部 分反射雷達(dá)、相干散射雷達(dá)、SAR、輻射計(jì)(radiome-ter)、散射計(jì)(scaterometer)、衛(wèi)星信標(biāo)接收法、大功率加熱法等等，種類(lèi)繁多，難以一一列舉。在所有這些設(shè)備中，多需要分析所測(cè)得的資料，得出所需要的結(jié)果。這就需要了解電磁波和環(huán)境參數(shù)相互作用的機(jī)制和定量關(guān)系，這些都是電波傳播需要研究的問(wèn)題。有些參數(shù)需要全球進(jìn)行觀(guān)測(cè)，才能得出有意義的結(jié)果，所以國(guó)際合作特別重要。以電離層觀(guān)測(cè)為例，全球幾十個(gè)國(guó)家用各種不同的方法，觀(guān)測(cè)了幾十年。為了提出一個(gè)國(guó)際通用的電離

11、層模型，國(guó)際電離層參考模型(IRI)，幾十個(gè)國(guó)家的科學(xué)家通力合作，已經(jīng)公布了IRI的模型。但是還需要繼續(xù)努力，不斷提高。每年召開(kāi)一次國(guó)際會(huì)議進(jìn)行討論。多數(shù)全球性的觀(guān)測(cè)，需要用統(tǒng)一觀(guān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)和數(shù)據(jù)處理規(guī)范，組成一個(gè)全球的監(jiān)測(cè)網(wǎng)。所測(cè)資料除送世界數(shù)據(jù)中心外，還實(shí)時(shí)地送到互聯(lián)網(wǎng)上的網(wǎng)站，供大家共享。2.2 環(huán)境的監(jiān)測(cè) 有許多電磁環(huán)境參數(shù)，直接影響到人類(lèi)的生活和身體健康，需要不斷地加以監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)異常，及時(shí)發(fā)出警報(bào)。大面積的如太陽(yáng)爆發(fā)的監(jiān)測(cè)、臭氧層監(jiān)測(cè)、流星雨監(jiān)測(cè)、小行星的檢測(cè)等。需要全球合作，交換資料數(shù)據(jù)，即時(shí)發(fā)出警報(bào)。小范圍的如電磁干擾的測(cè)量、有害輻射的監(jiān)測(cè)等。 2.3 災(zāi)難事件的預(yù)報(bào) 用電磁波方法來(lái)

12、預(yù)報(bào)災(zāi)難事件，如地震、洪水、 火山爆發(fā)、雷電等的發(fā)生是一個(gè)正在探索中的領(lǐng)域。以地震預(yù)報(bào)為例，日本和俄羅斯的科學(xué)家，接收和分析震前輻射的電磁波已有多年的歷史。國(guó)際上出現(xiàn)了地震電磁學(xué)這個(gè)科學(xué)名詞。認(rèn)為在地震前和地震中有很強(qiáng)的電磁輻射，能量分布在DC,ULF,ELF, VLF,HF很寬的波段范圍。有文獻(xiàn)報(bào)道，關(guān)島大地震收到了ULF信號(hào)。日本神戶(hù)大地震,VLF導(dǎo)航 信號(hào)出現(xiàn)異常。希臘科學(xué)家曾成功地預(yù)報(bào)一次地 震。日本綜合通信研究所的科學(xué)家們，利用甚長(zhǎng)基 線(xiàn)干涉儀和激光雷達(dá)來(lái)監(jiān)測(cè)地球“板塊”之間的距離和相對(duì)運(yùn)動(dòng)。 雷電的研究有很大的發(fā)展，美國(guó)已經(jīng)在全國(guó)建立一個(gè)雷電觀(guān)測(cè)網(wǎng)。雷電所輻射出的能量可以引起輸電線(xiàn)

13、路和電器設(shè)備產(chǎn)生故障，飛機(jī)航行也要躲開(kāi)雷電區(qū)。人們還發(fā)展了人工觸發(fā)雷電的方法，以便更主動(dòng)地來(lái)研究雷電。 煤巖擠壓，發(fā)生斷裂，也可以輻射電磁波。研究這些輻射的特性，可望發(fā)展出預(yù)報(bào)煤礦事故的電子系統(tǒng)。 發(fā)展更先進(jìn)的過(guò)程預(yù)報(bào)方法，也是今后的重要 發(fā)展方向。要利用功能強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)，以及正在發(fā)展中的分維理論、遺傳算法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊理論、人工智能等新理論和新算法，發(fā)展出能夠進(jìn)行自學(xué)習(xí)、自組織、自更新的智能化預(yù)報(bào)模型或預(yù)報(bào)方法。預(yù)測(cè)模型對(duì)于電波傳播研究是十分重要的。電波傳播 研究，實(shí)際上要經(jīng)過(guò)測(cè)試、模型化(建模)、應(yīng)用這三 個(gè)階段，也可以稱(chēng)之為電波傳播研究的三要素。建模是十分重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。3 電波傳播與

14、遙感和電磁兼容的結(jié)合 上世紀(jì)末期，遙感和電磁兼容獲得迅速發(fā)展。 電波傳播研究和這兩門(mén)學(xué)科相結(jié)合，引出許多新的 課題研究。遙感中使用各種光學(xué)的、微波的探測(cè)設(shè)備。由于微波遙感可以做到全天候探測(cè)，在各種天 氣條件下，能夠 24小時(shí)工作,所以倍受青睞。使用 的頻率主要是 C波段和 L波段。從衛(wèi)星、飛機(jī)、氣球，用散射計(jì)(Scaterometer)、輻射計(jì)(Radiome-ter)、綜合孔徑雷達(dá)(SAR)，特別是在 SAR上加極 化分集、干涉儀工作方式。探測(cè)地面、海面、地物、冰 雪、植被、農(nóng)作物、土壤鹽含量等參量。分解度可以達(dá)到3m至100m。 遙感不僅和設(shè)計(jì)通信電路一樣，需要知道電波傳播各種路經(jīng)特性，它

15、還需要掌握各種被測(cè)對(duì)象在不同人射角、不同頻率、不同介電特性的反射特性和散射特性。沒(méi)有充分的電波傳播資料，就不可能反演出所需的測(cè)量結(jié)果。反演資料所用的方法，多數(shù)是電波傳播研究中廣泛研究的電磁數(shù)字計(jì)算方法。所以遙感是電波傳播研究的一種應(yīng)用和電波傳播的研究緊密相連。 電磁兼容學(xué)科的蓬勃發(fā)展，是人們廣泛使用電器設(shè)備、電子系統(tǒng)的必然結(jié)果。合理安排各種設(shè)備的工作頻率、輻射功率、彼此的間隔，使得不產(chǎn)生相互干擾，彼此“和平共處”，是電磁兼容的研究任務(wù)。計(jì)算各種原件、部件、印制板、導(dǎo)線(xiàn)的輻射特性;計(jì)算各個(gè)輻射源之間的相互作用和影響;研究各種材料、形狀、構(gòu)件的電磁波屏蔽特性;制定各種輻射標(biāo)準(zhǔn)等等，是電磁兼容的任務(wù)

16、。這里面有大量的電波傳播問(wèn)題。多數(shù)問(wèn)題是電波傳播研究的應(yīng)用，有些問(wèn)題利用電波傳播的研究方法。所以電波傳播和電磁兼容的關(guān)系，既是電波傳播成果在電磁兼容方面的應(yīng)用，同時(shí)也可以看成是電波傳播和電磁兼容相互交叉，相互促進(jìn)。和電波傳播相比，電磁兼容和工業(yè)生產(chǎn)結(jié)合更加緊密，實(shí)用性很強(qiáng)，更加易于獲得社會(huì)的支持。所以，電波傳播研究的許多成果，可以轉(zhuǎn)移到電磁兼容，則將獲得更加強(qiáng)勁的發(fā)展勢(shì)頭。4 電磁波生物效應(yīng) 研究電磁波對(duì)人體的影響，已經(jīng)有很長(zhǎng)的歷史。 但近年來(lái)，由于超高壓輸電網(wǎng)的興起，通信、雷達(dá)及 其他工業(yè)設(shè)備中大功率輻射的存在，特別是移動(dòng)電 話(huà)和無(wú)繩電話(huà)，無(wú)接觸式智能卡的廣泛應(yīng)用，電磁波 對(duì)人體的影響，引起

17、了社會(huì)的廣泛關(guān)注。 研究生物效應(yīng)的動(dòng)力來(lái)自?xún)蓚€(gè)方面。一是研究電 磁輻射對(duì)人體的有壞影響。另外方面是利用電磁波 來(lái)診斷疾病和治療疾病。因?yàn)殡姶挪▽?duì)人體的影響 有很大的頻率依賴(lài)性，研究最多的有兩個(gè)頻段，一個(gè) 是電力工頻(50-60赫茲)，另一個(gè)是包括微波在內(nèi)的無(wú)線(xiàn)電波段。對(duì)電力線(xiàn)的研究開(kāi)始注重電場(chǎng)的影 響，以后發(fā)現(xiàn)電場(chǎng)的影響很小，而磁場(chǎng)的影響是主要 的。一根輸電線(xiàn)的電壓是不變的，而電流則變化很 大，所以電力線(xiàn)周?chē)拇艌?chǎng)變化是大的。曾經(jīng)有報(bào) 導(dǎo)電力線(xiàn)磁場(chǎng)和兒童出現(xiàn)白血病有關(guān)。近來(lái)的研究 表明，多數(shù)科學(xué)家傾向于電力線(xiàn)的影響不大。 微波輻射對(duì)人體影響的研究，獲得了很大的進(jìn) 展。有關(guān)的權(quán)威機(jī)構(gòu)，陸續(xù)公布了

18、無(wú)線(xiàn)電輻射照射的安全標(biāo)準(zhǔn)。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定 3千赫至300千兆赫，最大允許照射(MPE)值和比吸收率(SAR)兩個(gè)閥值。認(rèn)為在這個(gè)閥值以下，就沒(méi)有太大影響。值得注意的是，照射分全身照射和局部照射。移動(dòng)電話(huà)的照射屬于局部照射，據(jù)說(shuō)70%的能量都被人腦所吸收，其影響當(dāng)然遠(yuǎn)大于全身照射的情況。 電磁波對(duì)生物組織的效應(yīng)，可以分為熱效應(yīng)和 非熱效應(yīng)。熱效應(yīng)的機(jī)制比較明確，當(dāng)組織中所感應(yīng)的電磁場(chǎng)達(dá)到一定的數(shù)值后，就會(huì)體溫升高。上述標(biāo)準(zhǔn)就是根據(jù)熱效應(yīng)制定出來(lái)的?，F(xiàn)在問(wèn)題是電磁波的非熱效應(yīng)。非熱效應(yīng)的機(jī)制還不很清楚，特別是在電磁波長(zhǎng)期照射下(雖然強(qiáng)度在安全閥值以下)，會(huì)對(duì)分子水平和細(xì)胞水平會(huì)產(chǎn)生什么影響，是 否會(huì)

19、使 DNA產(chǎn)生變化等等問(wèn)題，遠(yuǎn)未得到解決。文獻(xiàn)上發(fā)表了很多關(guān)于這方面的測(cè)試結(jié)果，但還缺乏系統(tǒng)的、長(zhǎng)期的測(cè)試資料。有些測(cè)試結(jié)果甚至是互相矛盾的。電磁波對(duì)人體的影響也有可利用的一面。利用 電磁波對(duì)人體影響來(lái)診斷和治療疾病，已經(jīng)發(fā)展成 為專(zhuān)門(mén)的技術(shù)。如核磁共振成像(MRI)、微波治療 儀等就是例子?？煞窭秒姶泡椛洌瑏?lái)影響和改變?nèi)梭w的DNA，使之向有利于人體的方向轉(zhuǎn)化，是科學(xué)家們正在探索的問(wèn)題。 總之，電磁輻射對(duì)動(dòng)物和人體的影響，是一個(gè)重要的研究課題，盡管已經(jīng)取得了一些進(jìn)展，但沒(méi)有搞清楚的問(wèn)題還很多。還需要開(kāi)展更多的研究，特別是需要有系統(tǒng)的、長(zhǎng)期的、合乎科學(xué)規(guī)范的測(cè)試研究。5 計(jì)算電磁學(xué)的研究 計(jì)算

20、電磁學(xué)是在計(jì)算機(jī)技術(shù)快速發(fā)展的情況下 發(fā)展起來(lái)的一門(mén)新興學(xué)科。它是研究電磁現(xiàn)象的一種新的有力手段。特別是對(duì)一些復(fù)雜系統(tǒng)，它差不多是唯一可用的手段。所謂復(fù)雜系統(tǒng)是指結(jié)構(gòu)上很復(fù)雜、物體形狀復(fù)雜，或者媒質(zhì)性質(zhì)復(fù)雜。假如希望對(duì)問(wèn)題得出精確的，而不是粗略的近似結(jié)果，許多過(guò)去認(rèn)為是簡(jiǎn)單的問(wèn)題，現(xiàn)在也都會(huì)成為復(fù)雜問(wèn)題。例如，一部通信車(chē)頂上裝一副天線(xiàn)，過(guò)去計(jì)算假定車(chē)頂是個(gè)無(wú)限大平面，這是一個(gè)非常粗略的近似。假如現(xiàn)在要考慮車(chē)身的不規(guī)則形狀對(duì)天線(xiàn)性能如方向圖的影響，這就是個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)。又比如媒質(zhì)方面，新出現(xiàn)許多新的媒質(zhì)。非線(xiàn)性媒質(zhì)、周期性不均勻媒 質(zhì)、手征型(Chiral)媒質(zhì)、各向異性媒質(zhì)、雙各向異性(Biani

21、sotropic)等媒質(zhì)，計(jì)算起來(lái)就是個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)問(wèn)題。計(jì)算電磁學(xué)已經(jīng)成為電磁波工程領(lǐng)域中非?；钴S的領(lǐng)域。 計(jì)算電磁學(xué)的內(nèi)涵非常廣泛，用于處理天線(xiàn)、電磁兼容、電波傳播、遙感逆散射、微波元件設(shè)計(jì)和計(jì)算、雷達(dá)目標(biāo)特性、集成電路設(shè)計(jì)等方面的問(wèn)題，都 獲得了良好的結(jié)果。在今后，隨著計(jì)算機(jī)性能的進(jìn)一步提高，將會(huì)出現(xiàn)更多新的計(jì)算方法。 計(jì)算電磁學(xué)除了用于處理散射、逆散射等問(wèn)題外，電磁計(jì)算成象是新近發(fā)展起來(lái)的一個(gè)分支。人們不滿(mǎn)足于一大堆數(shù)據(jù)，而希望有三維的圖形顯示。另外也將引人很多新的計(jì)算方法，如人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法、分維理論、模糊算法、小波分析法、人工智能算法等，以及它們互相結(jié)合所產(chǎn)生的新的計(jì)算方法。這些

22、算法各有其所長(zhǎng)。例如，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法在模式識(shí)別、圖象處理等方面表現(xiàn)出很好的應(yīng)用前景。遺傳算法則在優(yōu)化設(shè)計(jì)方面表現(xiàn)出很好。總之，針對(duì)不同的問(wèn)題，采用不同的算法。當(dāng)然，許多較為成熟的方法，如矩量法、有限元法、有限差分法等，將繼續(xù)發(fā)展，特別是注重發(fā)展一些雜交性方法。6 能量傳輸?shù)难芯總鹘y(tǒng)地，電磁波主要用于傳輸信息，傳輸能量則 主要是有線(xiàn)的責(zé)任。近年來(lái)，將電磁波用來(lái)傳輸能量的研究有了一定的進(jìn)展。利用微波將在空間獲取的太陽(yáng)能傳送到地面，在美國(guó)和日本等國(guó)已進(jìn)行了多年的研究。最近又有報(bào)導(dǎo)，有利用電磁波從地面向飛行體如飛機(jī)、氣球、飛艇等輸送能源的研究。也有人研究利用微波向在高速公路行駛中的汽車(chē)輸送能量的可能性。

23、空間太陽(yáng)能的利用，整個(gè)系統(tǒng)包括一個(gè)收集太 陽(yáng)能的空間平臺(tái)、將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換成微波能的裝置，然后用一個(gè)微波發(fā)射系統(tǒng)將這些微波能發(fā)射到地面。 在地面用天線(xiàn)接收這些來(lái)自空間的微波能，然后再 將其轉(zhuǎn)換為便于人們使用的電能。這是一種可以持 續(xù)使用的能源，在不可再生能源日益緊張的今天，空 間微波能源不失是一個(gè)可能的替代能源。近日再度 受到人們的重視，特別是美國(guó)和日本。 用微波集束天線(xiàn)傳輸空間產(chǎn)生的太陽(yáng)能到地面 使用的建議在 1968年就提出來(lái)了。30年過(guò)去了， 基本概念沒(méi)有新的突破，但是有一些試驗(yàn)結(jié)果。總 的來(lái)說(shuō)，沒(méi)有大的進(jìn)展。近年來(lái)，由于世界人口的增 加，對(duì)能源的需求日益迫切。石化資源的有限，空間 太陽(yáng)能的

24、利用重新獲得美國(guó)和日本政府的重視，計(jì) 劃發(fā)射試驗(yàn)衛(wèi)星，進(jìn)行試驗(yàn)。 2001年，日本的經(jīng)濟(jì)、貿(mào)易和工業(yè)部(METI)計(jì) 劃在2001年4月開(kāi)始太陽(yáng)空間能源衛(wèi)星的研究，到 2040年用大型太陽(yáng)能衛(wèi)星工作。計(jì)劃輸出 1G瓦 (相當(dāng)一座核電站)衛(wèi)星放在同步軌道，有 2個(gè)3X 1km的太陽(yáng)能板。發(fā)射天線(xiàn)的直徑為 1km。地面 接收天線(xiàn)為幾km的半徑。美國(guó) NASA也開(kāi)始研究，于 1999年啟動(dòng)了SERT計(jì)劃。(Space solar Power Exploratory Research and Technology)希望利用新的技術(shù)進(jìn)展，找出新的途徑。如有的建議用小功率的激光射束。7 地下、水下電波傳播研究地下、水下以及其他特殊的媒質(zhì)中的電波