对流层大气波导,可以使电波在较小的衰减下实现超视距传播,从而对无线电电子系统的运作产生严重的影响。对于通信电路,它使系统间的相互干扰问题变得复杂;对于探测系统,产生的则是雷达空洞、超视距探测等问题。因此开展大气波导环境中电波传播特性及其应用的探究具有重大的理论意义和军事价值。本文首先描述了大气波导形成的环境特征、参数特征及波导对电磁波传播的影响。在此基础上分析了目前较为成功的两种蒸发波导环境预测模式,即PJ模式和MGB模式。并将实测波导高度与模式预测的波导高度进行分析比较,对预测理论中存在的局限性进行了分析。其次本文通过对赫姆霍兹方程的分析,求得了大气折射指数不均匀分布时电磁波传播满足的抛物型方程,利用傅立叶分步算法求解了抛物型方程,得到了波导环境中的电磁场空间分布,计算了蒸发波导环境中衰减因子随高度、传播距离的变化及电磁波的传输损耗。最后讨论了对流层大气波导环境下电波异常传播特性的应用:结合具体的雷达系统参数,模拟计算了大气波导对雷达作用距离及发现概率的影响,对雷达系统的总体设计具有重要的参考价值;对表面大气波导环境下的卫星地球站通信协调区域进行了确定,从理论上很好地给出了协调距离量级的概念,为卫星地球站与地面微波站之间的协调提供了依据和参考;分析了利用海面蒸发波导来快速预测平流海雾的新方法,完善了平流海雾的预报方法,对海上安全作业和生产具有重要的意义。