多跳HF無線電波洶涌海面反射模型研究

張清華

摘 要：針對多跳HF無線電傳輸問題，主要建立不同條件下的海洋信號反射模型，得出不同類型海平面下的反射強度，首先以頻率，入射角度，傳播距離為參數，建立自由損耗模型，求得初始出仰角變化，頻率變化，電磁波在進入電離層之前的能量損耗，并通過matlab進行計算分析，然后建立電離層能量衰減模型，求出電磁波在電離層的能量衰減量，接著建立海洋信號反射模型，求出在湍流海平面下的反射損耗，然后我們引入天波場強計算公式，最后得出湍流海平面的反射強度。

關鍵詞：多跳HF；海洋信號；反射強度

中圖分類號：P715 文獻標志碼：A 文章編號：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

本文所有符號如表1所示

2 自由空間能量消耗模型

自由空間指的是無任何衰減，無任何阻擋，無任何多徑的傳播空間，電磁波在穿透任何介質的時候都會有損耗，在空氣中傳播都會伴隨自由空間能量損耗。

圖1分析可知，電磁波吸收消耗量與初始仰角和發射頻率的綜合關系，初始仰角不變的情況下，吸收消耗量隨著頻率的增加而減小，頻率不變的情況下，吸收消耗量隨著初始仰角的增大而減小。

4 模型2的建立與求解

4.1 海雜波的建模方法

對海雜波的建模有多種，其中包括基于幾何造型的建模方法：凹凸映射法、stokes模型、Peachey模型以及Gerstner 模型等，基于動力模型的建模方法：細胞自動機方法，粒子系統方法等，和基于海浪譜的建模方法。

本文主要以Jensen、Tessendorf 提出的經驗模型為依據，采用一系列的正弦波的迭加來模擬海面，然后通過 matlab編程進行仿真分析計算

4.2 海浪PM普的仿真結果

我們綜合考慮了波高，波浪形狀，頻率等因素對海雜波構建的影響，得出以上仿真結果如圖2所示。

4.3 反射強度分析與求解

粗糙海面的傳輸損耗為：

然后通過MATLAB編程仿真分析，得出粗糙修正因子？籽與頻率，均方根高度，入射角度，以及風速之間的關系。

求出平面反射能量之后，我們引入天波場強計算公式，計算天波接收點處場強，進而通過信噪比相關概念求出當閾值減小為10dB時的最大跳數。

4.4 結果檢驗與分析

我們在模擬建立的海浪PM普基礎上，再通過matlab對電離層射向海面的無線電波進行仿真分析，得出仿真圖如圖3所示：

參考文獻：

[1]潘威炎.長波超長波極長波傳播[M].成都電子科技大學出版社，2004.

[2]J.A Ratcliffe.電離層研究五十年[M].北京科學出版社.

[3]熊皓.無線電波傳播[M].北京：電子工業出版社，2002.

[4]宋吉鵬，喬曉林.天波傳播預測及輔助決策分析[J].北京郵電大學學報，2007.