基于相干声波扰动蒸发波导的目标隐身理论研究

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蒸发波导是海面常见的一种折射率异常分布的大气现象,在海上通信和探测方面应用非常广泛,蒸发波导超视距雷达给舰船等目标在海面上的自由航行造成了极大的威胁。研究针对蒸发波导超视距雷达的隐身技术对于提高舰船等海面军事目标的生存能力、打击能力具有重要意义。本文从超视距雷达的传输信道出发,将相干声波扰动大气折射率理论应用于蒸发波导环境中,结合抛物方程法,研究了声波扰动对雷达探测性能的影响。本文主要研究内容如下:基于Debye公式,讨论了电波传播与大气折射率、修正折射率的关系。分析了大气波导的形成原因和大气波导中的折射率分布,根据几何光学原理,推导了球面分层大气下的折射定理,由此得出了射线描迹的基本理论。研究了形成蒸发波导需要的参数条件,电磁波在蒸发波导中传输的必要条件。从声学的基本理论出发,研究了声波在大气中传播的基本规律,根据声波的叠加原理,讨论了不同声波的叠加情况。基于声波传播的实际情形,在宏观和微观上描述了声波在大气中的衰减。从影响大气折射率的气体状态量入手,研究了声压和大气折射率的关系,分析了相干声波扰动蒸发波导的可行性。设置球面声源阵列,分别用远场近似法和叠加原理法,仿真了声扰动影响下的大气折射率分布。研究了评估蒸发波导环境下雷达探测性能的抛物方程方法,介绍了抛物方程的由来、边界条件设置、传播损耗计算,研究了用限差分解法求解抛物方程,阐述了传播损耗和探测盲区的关系。仿真了雷达在不同波导环境中的传播损耗分布,并对雷达的可探测范围和盲区进行了分析。分析了声扰动隐身的影响因素,设置不同声源阵列,研究了声源间距、声源相对位置、电磁波频率对雷达探测的影响。实验结果表明声源间距越小,电磁波频率越高,声波扰动对雷达探测的影响越大,声源相对位置对雷达最大探测距离的影响具有随机性。本文研究发现相干声波扰动蒸发波导的目标隐身方法具有可行性,同时也存在不稳定性。本文研究的针对蒸发波导超视距雷达的声扰动隐身理论对新型隐身技术的发展具有一定的指导意义,在海面通信和军事方面具有潜在的应用价值。
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