【摘 要】
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大气波导等反常大气现象和复杂边界面构成的复杂环境会显著影响电波传播特性,导致无线系统工作状态异常。研究复杂环境下的电波传播特性和大气环境反演对无线应用系统特别是新型系统的设计、优化和运行具有重要意义。本文主要从电波传播模型与传播环境反演两方面展开对复杂环境中的电波传播问题的研究。一方面,适用于复杂环境的电波传播模型能够更加准确的估计电波的传播特性;另一方面,适用于复杂条件的传播环境反演模型能够实现
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大气波导等反常大气现象和复杂边界面构成的复杂环境会显著影响电波传播特性,导致无线系统工作状态异常。研究复杂环境下的电波传播特性和大气环境反演对无线应用系统特别是新型系统的设计、优化和运行具有重要意义。本文主要从电波传播模型与传播环境反演两方面展开对复杂环境中的电波传播问题的研究。一方面,适用于复杂环境的电波传播模型能够更加准确的估计电波的传播特性;另一方面,适用于复杂条件的传播环境反演模型能够实现以低成本实时评估当前的电波传播环境,为更准确评估电波传播特性等需求提供依据。具体工作和创新如下:（1）研究了复杂大气环境问题,补充了内陆典型大气波导高发地区的大气波导环境特性的研究结果,选择武汉地区给出了研究结果。根据2017-2019年武汉探空站探空数据,统计了各类波导的月出现规律、月平均参数特征、截止频率与波导强度分布等参数。相比于现有的武汉地区大气波导统计数据,补充了2017-2019年数据,并详细分类讨论了不同类型波导的特性。（2）根据开展的海上波导环境观测实验,研究了试验期间的超视距传播特性。2019年9月,联合中国电波传播所于湛江附近海域开展了C波段与X波段波导超视距传播观测实验。在东海岛-吉兆湾链路、东海岛-第一滩链路、东海岛-博贺港链路和东海岛-海陵岛链路这四条链路上观测了C波段传播损耗特性。在东海岛-吉兆湾链路上观测了X波导的传播损耗特性。本文选取了典型记录值,分析了其传播特性并给出了分析结果。（3）建立了适用于复杂环境和不同波段的电波传播模型。在陆上环境条件下,使用采用有限差分解法的抛物型方法对典型大气波导事件前后FM 92.7 MHz信号传播特性进行了评估,并将结果与观测现象进行了对比验证了模型的可靠性。在海上环境条件下,使用所建立的电波传播模型计算电波传播特性,与海上波导观测结果较为符合,证明了电波传播模型的可靠性。（4）用粒子群算法建立了基于链路信号的海上波导反演模型。结合所建立的正向传播模型建立了基于链路信号的海上波导反演模型,并根据物理原理对波导模型参数特性进行了评估,优化了模型,并进一步建立了适用于水平不均匀海上波导的大气波导反演模型。本文所建立的电波传播模型,能适用于多种频段的传播特性估计,具有适用于大气波导、起伏地形等复杂环境的特点。在此基础上所建立的传播反演模型,在大气相关理论的优化下,所得结果更符合物理规律。这些研究为未来复杂环境下的电波传播问题的研究提供了思路。
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