【摘 要】
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利用水下拖曳天线辐射电磁波是实现跨海面-空气界面通信的一种重要手段。本文深入地研究了海水中拖曳天线海面上方产生的电磁场分布,并分析了电磁波传播到海面上方后继续向远距离传播时的传播方式及其传播损耗,同时也揭示了拖曳天线长度、天线深度与天线姿态等因素对拖曳天线跨介质面远距离通信性能的影响。本文主要研究工作和结论如下:1)建立海水-空气两层媒质中电偶极子的辐射模型,基于矢量磁位法推导水平放置、垂直放置、
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利用水下拖曳天线辐射电磁波是实现跨海面-空气界面通信的一种重要手段。本文深入地研究了海水中拖曳天线海面上方产生的电磁场分布,并分析了电磁波传播到海面上方后继续向远距离传播时的传播方式及其传播损耗,同时也揭示了拖曳天线长度、天线深度与天线姿态等因素对拖曳天线跨介质面远距离通信性能的影响。本文主要研究工作和结论如下:1)建立海水-空气两层媒质中电偶极子的辐射模型,基于矢量磁位法推导水平放置、垂直放置、以及倾斜偶极子天线海面上方电磁场的表达式,印证了海水中天线向海面上方辐射电磁波的传播路径为传播至海面上方后再向接收点传播。针对水下拖曳天线在中高频段不能近似为理想电偶极子的情形,采用HFSS电磁仿真软件导出拖曳天线实际电流分布,并根据矢量叠加方法采用积分公式计算拖曳天线在海面上方的电磁场。2)定量分析浪涌波动引起海面波动、以及水下拖曳天线姿态变化对海水上方产生的电磁场的影响,计算结果表明:海面波动会使拖曳天线在海水上方产生的电场强度增大,天线姿态的变化会使拖曳天线在海水上方产生的电场强度减小。3)针对水下拖曳天线在海面上200 km超视距产生的电磁场进行预测。水下拖曳天线产生电磁波传播到海面上方后以天波和地波两种方式继续向更远距离传播,分别计算了天波和地波两种传播路径的传播损耗,得到以下结论:在10 MHz以内地波传播路径的传播损耗要远小于天波传播损耗。海水中的拖曳天线辐射的电磁波传播到海面上方后,在200 km内主要沿着地波传播路径进行通信。
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