当电磁波在空间传播时,由于会受到大气介质的影响而使得电磁波产生反射、散射、折射和吸收等影响,从而使电磁波在空间传播时不再按照原有的传播路径传播。当大气介质满足一定的条件时,会出现一种特殊的大气层（称为大气波导）,可以将电磁波陷获在其中传播,这种传播效应被称为大气波导传播。电磁波在大气波导中传播时,不仅可以克服地球表面曲度的影响,而且电磁能量损耗远远小于标准大气中的损耗,从而形成一种超视距传播现象,可有效地扩大传播的距离,增加无线电系统的作用范围。另外,电磁波在大气波导中传播时,其信息的隐蔽性极高,可有效降低传播信息被窃取的风险。目前,有效利用大气波导效应实现无线电系统的超视距传播已成为扩大雷达探测范围和增加通信系统的通信距离的重要手段之一。要实现无线电系统超视距传播的前提条件是有大气波导的存在,因此首先要对大气波导进行测量,只有当大气波导存在才能获得大气波导特征参数,进而实现无线电系统的超视距传播。目前,最精确的测量大气波导方法是利用高精度的微波折射率仪进行大气折射率的梯度测量。微波折射率仪是以锁相环和谐振腔微扰为基本原理,通过腔体的谐振频率与腔体内大气介电常数的变化关系,通过测量频率变化量实现折射率的测量。由于在基于微波折射率仪的大气波导测量中,需要将微波折射率仪随高度进行移动,因此就需要进行高精度、高速度的数据采集、数据传输和数据处理。不仅能够保证不同高度处的大气折射率参数的有效、准确采集,更能通过不同的数据传输方式将数据有效传输到地面处理单元,因此设计一个大气波导测量中的数据采集和传输系统,以及数据分析系统就变得尤为重要。本文首先介绍了大气波导的基本情况,对比分析了目前主流的几种大气波导测量方法,得到了使用微波折射率仪来测量大气波导方法的优越性;然后分析了目前使用的数据采集和传输系统的弊端,为解决此问题,提出了基于STM32的大气波导数据采集和传输系统方法,并对该系统进行了了详细设计和实现。在得到大气波导的详细数据后,经过数据处理,得到大气波导是否存在以及大气波导存在时的特征参数;另外阐述了电磁波在特定大气波导内传输的传播路径仿真和模拟演示方法,达到电磁波超视距传播的目的。为了检验相关设计的有效性和实用性,在系统与数据分析软件设计完成后,首先开展了内场实验,根据发现的问题对采集和传输系统进行了优化。随后开展了外场实验,选择了在两个沿海城市的海陆交界处开展实地实验,通过对实验数据的统计和分析,得到实验地区出现大气波导的时间段和概率等规律。实验证明,数据采集和传输系统性能良好、稳定,可以精确的得到大气波导的详细参数,并能够分析电波传输路径和波导出现概率,达到了工程项目的设计目标和功能。