多跳HF无线电波汹涌海面反射模型研究

张清华

摘 要：针对多跳HF无线电传输问题，主要建立不同条件下的海洋信号反射模型，得出不同类型海平面下的反射强度，首先以频率，入射角度，传播距离为参数，建立自由损耗模型，求得初始出仰角变化，频率变化，电磁波在进入电离层之前的能量损耗，并通过matlab进行计算分析，然后建立电离层能量衰减模型，求出电磁波在电离层的能量衰减量，接着建立海洋信号反射模型，求出在湍流海平面下的反射损耗，然后我们引入天波场强计算公式，最后得出湍流海平面的反射强度。

关键词：多跳HF；海洋信号；反射强度

中图分类号：P715 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）21-0027-02

Abstract： Aiming at the problem of multi-hop HF radio transmission， the reflection model of ocean signal under different conditions is mainly established， and the reflection intensity under different types of sea level is obtained. Firstly， the free loss model is established with the parameters of frequency， incident angle and propagation distance. The energy loss of electromagnetic wave before entering the ionosphere is calculated and analyzed by Matlab， and then the energy attenuation model of the ionosphere is established， and the energy attenuation amount of electromagnetic wave in the ionosphere is obtained by calculating the energy loss of electromagnetic wave before entering the ionosphere， and then the energy attenuation model of the ionosphere is established. Then the reflection model of ocean signal is established and the reflection loss under turbulent sea level is calculated. Then we introduce the formula of sky wave field strength and finally get the reflection intensity of turbulent sea level.

Keywords： multihop HF； ocean signal； reflection intensity

1 符號描述

本文所有符号如表1所示

2 自由空间能量消耗模型

自由空间指的是无任何衰减，无任何阻挡，无任何多径的传播空间，电磁波在穿透任何介质的时候都会有损耗，在空气中传播都会伴随自由空间能量损耗。

图1分析可知，电磁波吸收消耗量与初始仰角和发射频率的综合关系，初始仰角不变的情况下，吸收消耗量随着频率的增加而减小，频率不变的情况下，吸收消耗量随着初始仰角的增大而减小。

4 模型2的建立与求解

4.1 海杂波的建模方法

对海杂波的建模有多种，其中包括基于几何造型的建模方法：凹凸映射法、stokes模型、Peachey模型以及Gerstner 模型等，基于动力模型的建模方法：细胞自动机方法，粒子系统方法等，和基于海浪谱的建模方法。

本文主要以Jensen、Tessendorf 提出的经验模型为依据，采用一系列的正弦波的迭加来模拟海面，然后通过 matlab编程进行仿真分析计算

4.2 海浪PM普的仿真结果

我们综合考虑了波高，波浪形状，频率等因素对海杂波构建的影响，得出以上仿真结果如图2所示。

4.3 反射强度分析与求解

粗糙海面的传输损耗为：

然后通过MATLAB编程仿真分析，得出粗糙修正因子？籽与频率，均方根高度，入射角度，以及风速之间的关系。

求出平面反射能量之后，我们引入天波场强计算公式，计算天波接收点处场强，进而通过信噪比相关概念求出当阈值减小为10dB时的最大跳数。

4.4 结果检验与分析

我们在模拟建立的海浪PM普基础上，再通过matlab对电离层射向海面的无线电波进行仿真分析，得出仿真图如图3所示：

参考文献：

[1]潘威炎.长波超长波极长波传播[M].成都电子科技大学出版社，2004.

[2]J.A Ratcliffe.电离层研究五十年[M].北京科学出版社.

[3]熊皓.无线电波传播[M].北京：电子工业出版社，2002.

[4]宋吉鹏，乔晓林.天波传播预测及辅助决策分析[J].北京邮电大学学报，2007.