中性大气效应对无线电波传播的影响,主要是大气密度和气象过程复杂变化的对流层效应。声波作为一种弹性纵波,是大气中能量传播的一种重要形式。在一定频率和足够强度的声波扰动下,对流层大气折射率会出现明显起伏,形成人工扰动对流层大气局部环境。这种人工对流层大气折射率的变化可以影响电磁波的传播特性,使穿过大气的电磁波被声波调制,导致电磁波在扰动区传播过程中,电波射线产生折射、反射与散射,改变电波传播行为,因此具有实际应用价值,尤其是在军事应用上。本文基于对流层扰动介质中的电波传播理论,结合声波扰动方程,通过运用稳定可靠的数值方法,建立声波扰动下电磁波传播的耦合数值模型,并研究了声波扰动背景下,对流层中电磁波的传播与散射问题。具体的工作和研究成果如下:(1)基于对流层扰动介质中的电波传播方程,结合声波扰动方程,通过运用时域有限差分的数值方法,构建了声波扰动下电磁波传播的耦合数值模型,文中详细的给出了数值模型的数值格式、边界条件和时空步长,并通过具体的算例验证了模型的正确性。利用该数值模型,本文主要研究了声波扰动背景下,对流层电波传播行为及应用。(2)针对大气风场和温度对无线电声波探测系统探测高度的影响问题。在恒定大气温度负梯度和武汉MST雷达测量数据给出的风场背景下,运用该模型分析不同风场和温度对无线电声波探测系统探测高度的影响。数值分析结果表明,温度与风场剖面的存在改变声波和电波散射回波的传播轨迹。温度的变化主要影响声波的传播速度。风场剖面的存在导致作为电波散射体的声波波阵面的偏移,从而降低电波散射回波的强度并改变回波的路径。在强风背景下,若降低声波散射体的高度,电波散射回波“聚束点”的偏移会有较大的改善,但同时也意味着系统探测高度的降低。通过将数值模拟结果与实测数据对比,验证了大气强风背景下RASS系统探测高度明显降低的模拟结果。(3)针对大气风场影响下RASS系统的探测高度改善问题,基于声波和电波相互作用的数值模型,在经验模型MSISE-00给出的温度剖面和武汉MST雷达测量数据给出的风场背景下,分析了大气风场影响下RASS探测高度的改善情形。数值模拟结果表明,在不降低声波散射体高度的条件下,顺风方向上移动电波发射天线、控制电波波束指向适当的方向或者同时改变电波的位置和发射仰角均可以有效的补偿风场引起的声波波阵面的偏移,降低后向散射回波的水平偏移并增强回波的强度,因而改善大气风场对RASS探测高度的影响。通过与实测数据的对比,验证了本文的数值模拟结果。(4)对于声波扰动背景下,对流层电波散射传播问题,基于声波扰动大气中电波散射传播的数值模型,在经验模型MSISE-00给出的大气密度剖面和大气温度剖面背景下,模拟和分析了:(a)声波扰动背景下对流层电波散射传播过程。数值模拟结果表明,声波散射体对电波的散射具有对流层前向散射传播特性。电波发生散射后,在各个方向均出现散射波,不同方向上分布的散射波强度不同;大部分电波仍旧沿着原来的传播方向继续传播,仅有小部分能量被散射,其中部分散射的电波形成前向散射波。(b)通过数值的方法模拟了背景声波散射体的强度和尺度对电波散射传播的影响,并从电波散射回波强度变化方面阐述和分析了数值模拟结果。数值模拟结果表明,大气背景声波散射体的特性会显著的影响电波的散射传播。对于同一高度和相同尺度的声波散射体,声波波包强度的增加会导致电波前向散射回波波包强度的增加,但是散射回波波包的尺度不会发生明显变化。对于同一高度和相同振幅强度的声波散射体,电波前向散射回波波包的强度和波包的尺度均随着声波波包尺度增大而增加。(c)对于相同的声波散射体,研究了电波发射仰角和发射点位置对电波散射传播的影响。数值模拟结果表明,仅改变电波发射仰角时,相同高度上的电波前向散射回波波包中心的水平跨度随着发射仰角的增加而逐渐减小;波包能量随着电波发射仰角的增加呈现先增大后减小的趋势,并会在某一角度时达到最大值。仅改变电波发射位置时,相同高度上的前向散射波的水平跨度随着水平发射位置的增加而减小;波包能量则随电波发射点的增加呈现先增大后减小的趋势,并会在某一发射位置时达到最大值。