毫米波在雾媒质中传输效应研究

摘要

本文对雾及大气的物理特性做了详细的论述，并基于电磁波在雾中传输的复折射率模型(此模型可以应用于大气中的水凝物为悬浮的水滴或雪粒的情况)，预测了毫米波段电磁波在雾中的衰减、相移、延时等效应，并估算了由于大气气体的吸收作用而产生的衰减、相移等传输效应。 由于雾媒质是色散媒质，对不同的频率传输速度不同，所以脉冲波通过雾媒质时会产生畸变，这种效应在毫米波段显得更为严重。本文利用电波传播理论得到电波信号通过雾媒质的传递函数，并运用傅立叶积分方法得出输出脉冲的复包络。在此基础上分析了脉冲波的畸变效应，畸变程度由脉宽变化百分率即畸变率表示，得到了脉冲波畸变程度与脉冲波的脉宽、通过雾的传播距离、以及雾的能见度的关系，并以高斯脉冲波为例在毫米波段作了仿真计算。最后对由于大气吸收作用引起的脉冲波畸变效应进行了预测。

目录

文摘

英文文摘

创新性声明及关于论文使用授权的说明

第一章绪论

§1.1研究的背景及意义

1.1.1毫米波发展历史

1.1.2研究毫米波的意义

§1.2毫米波在大气中传输效应的研究概况

1.2.1毫米波在媒质中的传输

1.2.2大气中气体对电波的吸收效应

§1.3本文研究内容介绍

第二章雾和大气的物理特征

§2.1雾的形成与分类

§2.2描述雾的基本物理量

2.2.1雾的能见度与含水量

2.2.2雾滴的大小

§2.3雾滴尺寸分布模型

§2.4水的复介电常数

§2.5大气基本物理特征

2.5.1大气组成及基本物理量

2.5.2大气气体吸收效应

§2.6本章小结

第三章毫米波在雾中传播的衰减、相移和延时

§3.1电磁波在雾中的传播模型及计算

3.1.1大气悬浮微粒复折射率模型

3.1.2电磁波的衰减、相移、时延的计算结果

§3.2大气复折射率

3.2.1大气复折射率模型

3.2.2氧气的吸收谱

3.2.3水汽的吸收谱

3.2.4干空气和水汽的连续谱

§3.2.5复折射率计算结果

§3.3计及大气吸收时毫米波在雾中的衰减

§3.4本章小结

第四章脉冲波在雾媒质中的畸变效应

§4.1脉冲波在媒质中的传播

4.1.1电波传播的媒介

4.1.2脉冲波在媒质中的传播表述

§4.2脉冲波在雾媒质中的传输

4.2.1脉冲波在雾中的传输理论

4.2.2雾滴的前项散射振幅函数

4.2.3雾滴谱分布模型

4.2.4雾媒质中的复传播常数

§4.3高斯脉冲波在雾中的畸变特性研究

4.3.1高斯脉冲波在雾中的畸变

4.3.2畸变率仿真计算结果

4.3.3讨论

4.3.4高斯脉冲波复包络

§4.4考虑大气吸收时高斯脉冲波的畸变

4.4.1脉冲波由于大气吸收产生的畸变效应

4.4.2计算结果

§4.5本章小结

结束语

致谢

参考文献

攻读硕士期间科研情况