雷达环境与电波传播

雷达环境与电波传播姓名学号：完成时间：2012年9月28日摘要：本文在引言部分简要阐述了雷达环境对雷达系统的关系，即随着雷达系统的灵敏度的提高提高会加重对雷达环境的重视，而且雷达电波的传播也受到了雷达环境的影响，为了使其更好地传播有必要研究二者关系。在第二部分先是介绍了电波环境，电波环境分别包括地面、对流层、平流层（含中层）、电离层和磁层，并简介了各层的特征。此外第二部分还简述了不同的雷达环境对传播特性的影响，包括折射效应，衰减效应，色散效应，闪烁效应，杂波，多径效应，去极化效应，干扰与外噪声。在第三部分介绍了一种方法叫做折射误差修正，该种方法可以减少折射现象对传播特性的影响。关键词：电波环境；雷达电波；传播特性；折射误差一、引言因为电波环境不是武器系统的一个具体部件所以长期被人们忽略。对环境的掌握可以使信息系统处于领先地位的重要性，是知道20世纪80年代才被人们逐渐认识的。雷达系统是在一定环境下运转的。电波环境是环境的重要组成部分。电波环境与雷达系统的关系是一种相互依存关系，对雷达系统性能既有抑制作用，又有相辅作用。电波环境虽然不是具体的装备系统的一个具体部件，但他它在系统设计和运转中起着重要作用。由于器件设计技术和信号处理技术的飞速发展，雷达系统整体水平有了很大提高。随着系统灵敏度和精度的提高，系统受自然环境条件的影响也就越大，对电波环境信息依赖性的精度也就越大。雷达系统发射的雷达电波在空间会以各种频率传播，而每种频率的雷达电波的传播特性都会受到雷达环境的影响，为了减少传播电波环境对传播特性的影响必须首先研究环境对特性的具体影响。二、雷达环境对雷达性能的影响雷达工作环境根据大气电波特性可以划分为若干层区，下面给出各层区的特征，并简要介绍各层区对雷达性能的影响。雷达环境各区域特征我们把地面直到1000km以上的整个近地空间作为雷达环境，按照海拔的从底到高依次为地面、对流层、平流层（含中层）、电离层和磁层。各区域环境特征如下。1地面地面、海面以及地海交界环境特征是地球表面不均匀性、电气特性不均匀性和复杂的地形地貌，它们都严重影响雷达无线电波传播。2对流层杂波主要是指非目标杂散回拨。地的电不均匀性、大气气象不均匀体及电子密度不均匀的散射都可能引起非目标回波。飞鸟、昆虫对电波的散射也会引起非目标杂散回波。杂波是影响雷达目标检测和识别的重要因素。6多径效应多径效应是指由于地海面、电离层反射，电波的直达波和反射波或多条传播路径回波同时到达接受点而产生的多路径传播干涉衰落效应。多径效应有频率选择性衰落和时间性衰落之分。多径效应可产生信号交调、误码和虚假目标。7多普勒效应目标对于雷达接收机运动，会引起返回信号频率增加或减少的多普勒效应。在电离层传播路径上，总电子含量的时间变化率也可以引起多普勒效应。这两种多普勒频移所产生的多普勒频移所产生的多普勒频率可能是同数量级的。8去极化效应去极化效应是指电波通过介质后的极化状态与原来极化状态不同的现象。对流层中的大气不均匀性、大气沉淀物，特别是降雨、冰雹、降雪等对微波以上频段电波将产生严重的去极化；电离层可产生极化旋转效应，使线性极化波在电离层传播或变为椭圆极化波。此外，横向倾斜表面反射、射线偏离天线主轴、多径等都可能引起去极化效应。去极化效应将直接影响雷达对目标极化特征的提取和识别或能量的损耗。9干扰与外噪声干扰与外噪声包括大气无线电噪声、晴空大气气温、地球表面辐射噪声、天体辐射、银河系电噪声、人为无线电噪声和无线电台干扰。干扰与外噪声对雷达性能的影响主要是降低了雷达探测和跟踪目标的信噪比和缩短了雷达探测和跟踪目标的作用距离。三、用于减小环境影响的方法和技术折射误差修正折射使传播射线弯曲。雷达测得的是目标的视在仰角、距离、高度与距离变化率（或视在多普勒频移），而不是目标的真实仰角、距离、高度与距离变化率。因此，必须把雷达测量目标的视在修正为目标的真实值。折射误差修正是根据探测或统计大气层的折射指数剖面或折射率剖面，由雷达测得的目标的视在量计算出目标的真实值，相应的视在量与真实量之差为该量的折射误差。不同的雷达传播方式，目标的视在量有不同的折射误差修正方法。常规雷达的目标仰角、距离与高度折射误差修正有射线描迹法、线性分层法、等效地球半径法。通过三站测量可对目标多普勒频移、距离变化率和运动速度进行折射误差的修正。短波超视距雷达目标仰角、距离与高度折射误差修正方法与常规雷达是不同的。短波超视距雷达由于超视距的原因，目标的仰角、高度已失去了原来的意义。一般地说，目标参数是方位、地面距离、多普勒频移。短波天线超视距雷达最重要的是将经电离层返回散射传播的雷达射线斜距离变换为地面距离，但这种变换由于电离层的分支及不稳定而变得非常复杂。微波超视距雷达目标仰角、距离与高度折射误差修正方法与常规雷达也是不同的。这是大气中射线经过的真实路径不再和自由空间雷达方程中体现的直线距离相同。因为波导传播多发生在零度附近的仰角上，同时还因为大气波导引起的射线弯曲消除了地平线效应，使射线在波导层结内产生多次跳跃，计算变得非常复杂。四、结束语雷达环境与电波环境是一个交叉学科，用一篇论文阐述不彻底，因此这篇论文只是对雷达环境与电波