海面雷达回波包含有丰富的海洋信息,研究其特性既有助于从回波中获取海况信息,又有助于抑制干扰,提高雷达对海上目标的检测能力,无论在民事或是军事应用上,都有着非常重要的价值。本文基于电磁仿真的方法研究海面雷达回波特性,能够获取全面的海况和雷达参数场景,有效弥补了实验数据收集困难、覆盖场景不够全面、获取成本高昂等问题,为海杂波的规律总结奠定牢固基础。本文主要研究内容分为四部分:1.针对电磁仿真中所需要的动态海面几何建模问题,通过在生成静态海面的谱方法中加入时间因子来得到时变动态海面。选取能够快速生成海面的线性滤波法,对于提高大规模海面仿真的效率具有重要作用。在海谱的选择上,PM谱较为成熟简洁,但仅能反应深海和充分成长状态下的海面,本文引入了多参数的文氏谱,可以完整地描述海面的成长过程和不同海深下的海面。2.针对电大尺寸海面电磁散射计算中效率和准确性的平衡问题,本文从海面散射内在机理出发研究散射模型,比较了近似方法同数值方法在海面计算上的优缺点。以精度较高的多层快速多极子方法为参考,研究分析了高效的物理光学法的适用范围,在可接受的准确度范围内使用物理光学法,从而节约大量的计算资源和时间成本,以满足大规模海面计算的需要。3.针对海杂波产生的问题,本文采用具有完备物理机理的准静态方法来仿真得到海杂波时间序列,并研究分析了仿真中的时间间隔选取问题。针对以往海杂波的多普勒频谱分析零散单一,不够全面的问题,本文按照频率、风速、风向、风区和入射角的变化,进行了大量的电磁仿真,并采用标准谱估计方法得到杂波多普勒频谱,分析总结出频谱随海况和雷达参数的变化规律,并给出其物理解释。4.针对现有海杂波统计分布规律不够全面的问题,本文通过仿真得到不同海况和雷达参数下的海杂波,分别归纳出其幅度分布随频率、风速、风向、风区和入射角的变化规律,并通过常见的Rayleigh、Lognormal、Weibull和K四种分布模型来拟合幅度分布。通过对海杂波幅度做差以消除非平稳性,总结幅度差分布的变化规律,并通过Tsallis分布来拟合幅度差分布。最后,采用K-S检验的方法求出各分布拟合误差,研究最佳分布随海况和雷达参数的变化情况,得出了Tsallis分布对于各海况下的海杂波拟合最优的结论。