雷達(dá)環(huán)境與電波傳播

雷達(dá)環(huán)境與電波傳播姓名學(xué)號(hào)：完成時(shí)間：2012年9月28日摘要：本文在引言部分簡(jiǎn)要闡述了雷達(dá)環(huán)境對(duì)雷達(dá)系統(tǒng)的關(guān)系，即隨著雷達(dá)系統(tǒng)的靈敏度的提高提高會(huì)加重對(duì)雷達(dá)環(huán)境的重視，而且雷達(dá)電波的傳播也受到了雷達(dá)環(huán)境的影響，為了使其更好地傳播有必要研究二者關(guān)系。在第二部分先是介紹了電波環(huán)境，電波環(huán)境分別包括地面、對(duì)流層、平流層（含中層）、電離層和磁層，并簡(jiǎn)介了各層的特征。此外第二部分還簡(jiǎn)述了不同的雷達(dá)環(huán)境對(duì)傳播特性的影響，包括折射效應(yīng)，衰減效應(yīng)，色散效應(yīng)，閃爍效應(yīng)，雜波，多徑效應(yīng)，去極化效應(yīng)，干擾與外噪聲。在第三部分介紹了一種方法叫做折射誤差修正，該種方法可以減少折射現(xiàn)象對(duì)傳播特性的影響。關(guān)鍵詞：電波環(huán)境；雷達(dá)電波；傳播特性；折射誤差一、引言因?yàn)殡姴ōh(huán)境不是武器系統(tǒng)的一個(gè)具體部件所以長(zhǎng)期被人們忽略。對(duì)環(huán)境的掌握可以使信息系統(tǒng)處于領(lǐng)先地位的重要性，是知道20世紀(jì)80年代才被人們逐漸認(rèn)識(shí)的。雷達(dá)系統(tǒng)是在一定環(huán)境下運(yùn)轉(zhuǎn)的。電波環(huán)境是環(huán)境的重要組成部分。電波環(huán)境與雷達(dá)系統(tǒng)的關(guān)系是一種相互依存關(guān)系，對(duì)雷達(dá)系統(tǒng)性能既有抑制作用，又有相輔作用。電波環(huán)境雖然不是具體的裝備系統(tǒng)的一個(gè)具體部件，但他它在系統(tǒng)設(shè)計(jì)和運(yùn)轉(zhuǎn)中起著重要作用。由于器件設(shè)計(jì)技術(shù)和信號(hào)處理技術(shù)的飛速發(fā)展，雷達(dá)系統(tǒng)整體水平有了很大提高。隨著系統(tǒng)靈敏度和精度的提高，系統(tǒng)受自然環(huán)境條件的影響也就越大，對(duì)電波環(huán)境信息依賴性的精度也就越大。雷達(dá)系統(tǒng)發(fā)射的雷達(dá)電波在空間會(huì)以各種頻率傳播，而每種頻率的雷達(dá)電波的傳播特性都會(huì)受到雷達(dá)環(huán)境的影響，為了減少傳播電波環(huán)境對(duì)傳播特性的影響必須首先研究環(huán)境對(duì)特性的具體影響。二、雷達(dá)環(huán)境對(duì)雷達(dá)性能的影響雷達(dá)工作環(huán)境根據(jù)大氣電波特性可以劃分為若干層區(qū)，下面給出各層區(qū)的特征，并簡(jiǎn)要介紹各層區(qū)對(duì)雷達(dá)性能的影響。雷達(dá)環(huán)境各區(qū)域特征我們把地面直到1000km以上的整個(gè)近地空間作為雷達(dá)環(huán)境，按照海拔的從底到高依次為地面、對(duì)流層、平流層（含中層）、電離層和磁層。各區(qū)域環(huán)境特征如下。1地面地面、海面以及地海交界環(huán)境特征是地球表面不均勻性、電氣特性不均勻性和復(fù)雜的地形地貌，它們都嚴(yán)重影響雷達(dá)無(wú)線電波傳播。2對(duì)流層雜波主要是指非目標(biāo)雜散回?fù)?。地的電不均勻性、大氣氣象不均勻體及電子密度不均勻的散射都可能引起非目標(biāo)回波。飛鳥(niǎo)、昆蟲(chóng)對(duì)電波的散射也會(huì)引起非目標(biāo)雜散回波。雜波是影響雷達(dá)目標(biāo)檢測(cè)和識(shí)別的重要因素。6多徑效應(yīng)多徑效應(yīng)是指由于地海面、電離層反射，電波的直達(dá)波和反射波或多條傳播路徑回波同時(shí)到達(dá)接受點(diǎn)而產(chǎn)生的多路徑傳播干涉衰落效應(yīng)。多徑效應(yīng)有頻率選擇性衰落和時(shí)間性衰落之分。多徑效應(yīng)可產(chǎn)生信號(hào)交調(diào)、誤碼和虛假目標(biāo)。7多普勒效應(yīng)目標(biāo)對(duì)于雷達(dá)接收機(jī)運(yùn)動(dòng)，會(huì)引起返回信號(hào)頻率增加或減少的多普勒效應(yīng)。在電離層傳播路徑上，總電子含量的時(shí)間變化率也可以引起多普勒效應(yīng)。這兩種多普勒頻移所產(chǎn)生的多普勒頻移所產(chǎn)生的多普勒頻率可能是同數(shù)量級(jí)的。8去極化效應(yīng)去極化效應(yīng)是指電波通過(guò)介質(zhì)后的極化狀態(tài)與原來(lái)極化狀態(tài)不同的現(xiàn)象。對(duì)流層中的大氣不均勻性、大氣沉淀物，特別是降雨、冰雹、降雪等對(duì)微波以上頻段電波將產(chǎn)生嚴(yán)重的去極化；電離層可產(chǎn)生極化旋轉(zhuǎn)效應(yīng)，使線性極化波在電離層傳播或變?yōu)闄E圓極化波。此外，橫向傾斜表面反射、射線偏離天線主軸、多徑等都可能引起去極化效應(yīng)。去極化效應(yīng)將直接影響雷達(dá)對(duì)目標(biāo)極化特征的提取和識(shí)別或能量的損耗。9干擾與外噪聲干擾與外噪聲包括大氣無(wú)線電噪聲、晴空大氣氣溫、地球表面輻射噪聲、天體輻射、銀河系電噪聲、人為無(wú)線電噪聲和無(wú)線電臺(tái)干擾。干擾與外噪聲對(duì)雷達(dá)性能的影響主要是降低了雷達(dá)探測(cè)和跟蹤目標(biāo)的信噪比和縮短了雷達(dá)探測(cè)和跟蹤目標(biāo)的作用距離。三、用于減小環(huán)境影響的方法和技術(shù)折射誤差修正折射使傳播射線彎曲。雷達(dá)測(cè)得的是目標(biāo)的視在仰角、距離、高度與距離變化率（或視在多普勒頻移），而不是目標(biāo)的真實(shí)仰角、距離、高度與距離變化率。因此，必須把雷達(dá)測(cè)量目標(biāo)的視在修正為目標(biāo)的真實(shí)值。折射誤差修正是根據(jù)探測(cè)或統(tǒng)計(jì)大氣層的折射指數(shù)剖面或折射率剖面，由雷達(dá)測(cè)得的目標(biāo)的視在量計(jì)算出目標(biāo)的真實(shí)值，相應(yīng)的視在量與真實(shí)量之差為該量的折射誤差。不同的雷達(dá)傳播方式，目標(biāo)的視在量有不同的折射誤差修正方法。常規(guī)雷達(dá)的目標(biāo)仰角、距離與高度折射誤差修正有射線描跡法、線性分層法、等效地球半徑法。通過(guò)三站測(cè)量可對(duì)目標(biāo)多普勒頻移、距離變化率和運(yùn)動(dòng)速度進(jìn)行折射誤差的修正。短波超視距雷達(dá)目標(biāo)仰角、距離與高度折射誤差修正方法與常規(guī)雷達(dá)是不同的。短波超視距雷達(dá)由于超視距的原因，目標(biāo)的仰角、高度已失去了原來(lái)的意義。一般地說(shuō)，目標(biāo)參數(shù)是方位、地面距離、多普勒頻移。短波天線超視距雷達(dá)最重要的是將經(jīng)電離層返回散射傳播的雷達(dá)射線斜距離變換為地面距離，但這種變換由于電離層的分支及不穩(wěn)定而變得非常復(fù)雜。微波超視距雷達(dá)目標(biāo)仰角、距離與高度折射誤差修正方法與常規(guī)雷達(dá)也是不同的。這是大氣中射線經(jīng)過(guò)的真實(shí)路徑不再和自由空間雷達(dá)方程中體現(xiàn)的直線距離相同。因?yàn)椴▽?dǎo)傳播多發(fā)生在零度附近的仰角上，同時(shí)還因?yàn)榇髿獠▽?dǎo)引起的射線彎曲消除了地平線效應(yīng)，使射線在波導(dǎo)層結(jié)內(nèi)產(chǎn)生多次跳躍，計(jì)算變得非常復(fù)雜。四、結(jié)束語(yǔ)雷達(dá)環(huán)境與電波環(huán)境是一個(gè)交叉學(xué)科，用一篇論文闡述不徹底，因此這篇論文只是對(duì)雷達(dá)環(huán)境與電波