水听器垂直阵是构建水下目标预警探测网的重要组成部分,具有海上布放难度及工作量较小,可快速机动布放至敏感水域执行任务等优点。直达波区及可靠声路径作为深海中的两种重要声道,具有特殊的声学性质及探测优势。本文综合考虑海洋中信号及噪声的影响,对垂直阵在直达波区及可靠声路径内的空间增益进行了分析。本文首先对射线理论及多途效应进行阐述并介绍了直达波区及可靠声路径的声场特性,而后给出了垂直相关系数的定义,声场垂直相关性的大小主要受多途效应的影响,同时提出了基于信号及噪声空间相关系数的阵列增益计算方法,阵列增益可以表示为信号增益减去噪声增益,因此本文运用BELLHOP声场计算模型对信号增益的二维分布进行了仿真研究,并分析了声源频率、声源深度、基元数目、基元间距等条件对其的影响。此外还总结了深海条件下海洋环境噪声垂直相关性和垂直方向性的结果,基于海洋噪声中典型的“双峰”结构,对信号方向性和噪声方向性进行了对比,并综合信号增益及噪声增益的结果,得到了阵列增益在直达波区及深度余量内的二维空间分布,为阵列性能评估及其布放、设计提供了有效参考。最后对南海海试中的试验数据进行分析,部分验证了本课题仿真分析的有效性。