海水中电磁波特性的分析与研究

对海洋、湖泊等水下区域无线通信的积极探索不仅有利于开采水下所蕴含的丰富资源,也有利于国防建设。目前水下通信的主要方式为水声通信,但是由于水声通信多径效应严重、环境噪声影响大、通信速率低等,这限制了水声通信进一步的发展。近年来随着信号处理及天线技术的快速发展,使得水下电磁通信得到了更多的关注。由于水是导电媒质,电磁波在水中所呈现出的特性与空气中所呈现的特性有着本质的区别。为了更好地研究水下无线电通信,有必要详细分析海水中电磁波的传播特性。     

海上超短波通信距离分析

以海上超短波通信为背景,分析了影响海上超短波通信距离的几种相关因素,并得出了其主要因素是天线高度且给出天线高度的设计方法.介绍了超短波通信的信道特性,给出了无线视距传播的几何视距及有效视距的计算方法;分析了通信天线的特性参数,给出了天线辐射功率、天线效率、天线方向性系数及天线增益的详细计算过程;对影响海上超短波通信距离的各种因素进行了理论分析,得出了影响海上超短波通信距离的主要因素是天线高度的结论;给出了超短波通信天线高度设计的方法,为海军舰艇超短波通信天线的设计及架设提供了理论支撑.     

人工磁流源辐射VLF波的传播特性研究

利用大功率高频(HF)电波对多个电离层区域进行调制加热,使电离层中的自然电流产生振荡,被调制的电流组成VLF磁流源,以此作为辐射VLF波的小环天线。利用全波解的方法对磁流源向下辐射的电磁波在电离层中的传播进行数值模拟,计算出在海面上的场强,分析在不同电离层参数和地磁场参数条件下对传播衰减的影响。结果表明：VLF磁流源的磁偶极矩与调制频率和加热功率有关,调制频率越低,加热功率越大,所产生的磁偶极矩越大。调制过程中所产生的电子温度变化对电磁波的传播衰减影响很小,而地磁场参数对传播衰减的影响较大。     

潜艇ELF拖曳环天线的热噪声研究

通过研究潜艇拖曳环天线的热噪声,分析了天线构造参数对热噪声性能的影响。为了获得最小热噪声ENF,在电缆浮力条件下对天线参数进行了最优化。在满足天线主要电参数的要求下,探讨了利用最优化参数的可行性。分析结果表明,设计拖曳环天线的关键和难点是获得高可逆磁导率的磁芯,并给出了解决这一问题的途径,     

实时信号检测在水下信号识别中的研究及系统仿真

舰船作为一种军民两用的交通工具,既是一种重要的交通运输工具,又是一种重要的军事装备。不论是在民用领域,还是在军用领域,都需要对水下信号进行检测和识别。由于电磁波在水中传播的干扰较大且衰减较快,电磁波在水下通信领域的应用较少。现在普遍采用声波作为水下通信的主要方式,本文对水声通信系统及对相关检测技术进行仿真分析,验证相关检测技术在水下信号识别中的应用价值。     

一种加载集总器件的可调三维周期结构

结合实际周期结构单元的特点,从三维周期结构出发,推导三维周期结构电磁波传输原理。运用商业软件数值仿真计算方法,研究三维周期结构单元尺寸、介质层厚度对其频响特性的影响;从电磁波入射角度和集总器件电抗值出发,对不同参数进行仿真计算,并比较不同参数对谐振特性的影响。实现第1谐振点稳定,第2谐振点可调谐的谐振特性。此外,将三维周期结构加入到天线设计中,研究该结构对天线辐射特性的影响,发现该三维结构可有效改善天线的方向性。     

超低频传播特性分析

基于超低频电磁波特点,分析超低频电磁波在地-电离层波导和海水中传播的特性,结合外军使用对超低频穿透海水的能力进行了定量研究,并分析了环境对超低频通信能力的影响。     

高温超导带材在水下通讯中的应用

从两个方面分析了高温超导带材在水下超低频（30-300Hz）天线中的应用。首先提出了YBCO高温超导带材制做的水下发射天线模型;然后采用超导线圈以减小磁场环接收天线热噪声（ENF）,提高接收灵敏度。最后结合52Hz,102Hz,202Hz频段超导带材的交流损耗、超导磁场环天线ENF等测试结果,得出高温超导带材的应用可提升水下超低频天线系统性能。     

甚低频与超低频通信入水深度比较分析

甚低频和超低频是目前对水下潜艇通信的重要手段,论文对电磁波的入水传播做了理论分析,并对甚低频和超低频的入水深度进行了计算,给出了典型计算结果,并就如何提高甚低频、超低频的通信效果给出了建议.     

通信设备天线端口电磁脉冲防护技术研究

天线是通信装备最重要的组成部分之一,是接收和发射电磁波信号的＂门户＂,文章研究了短波通信设备天线在强电磁脉冲辐射下的实验方法和耦合效应,并验证了射频前端电磁脉冲防护模块的重要性,提出了天线端口电磁脉冲防护的措施。     

表面波导对超短波通信对抗的影响

表面波导使电磁波产生异常传播,其对通信设备具有显著的影响,本文采用抛物型方程理论及算法模拟电磁波的传播损耗,利用通信距离评估模式计算通信设备的最大通信区,利用通信接收机有效配置区的计算方法给出通信接收机有效配置区和通信干扰压制区,分析了表面波导对超短波通信对抗的影响。     

水线以上机电设备对船舶水下辐射噪声影响研究

建立小水线面双体船声学有限元模型,以柴油发电机组振动噪声为激励,计算该船型水线以上振动噪声源产生的水下辐射噪声。探讨船舶水线以上振动噪声对其水下辐射噪声的影响规律,为整船水下辐射噪声评估提供参考。     

海上蒸发波导下的电波传播衰减测量方案设计

介绍电磁波单程传播衰减理论，以及传播衰减和雷达作用距离之间的关系，在分析雷达作用距离对大气波导高度的敏感性基础上，设计雷达电磁波传播衰减特性的测量方案。     

小型化中波发射天线技术研究

受波长限制,中波发射天线结构较大,要求的发信功率也较大,成为制约中波通信发展的关键技术.论文通过小型化中波发射天线技术的研究,重点关注功率容量、辐射效率和频带宽度三个指标,提出了几种新的小型化中波发射天线设计方案.     

基于小波变换和概率神经网络的水下目标识别

由于水下环境的复杂性,水下目标的检测和识别是水声信号处理领域中的一个难题.本文研究了基于小波变换和概率神经网络的水下目标识别方法.利用小波变换得到水下目标辐射噪声信号在不同尺度下的能量分布作为特征矢量,并输入到概率神经网络中以实现目标分类.利用小波变换能量特征值可有效区分不同的目标辐射噪声.概率神经网络无网络训练过程,适合于信号分类.实验结果表明该方法的有效性和可行性.     

等离子体平面反射电磁波的模拟仿真

考虑热运动、电子复合、碰撞等效应,建立电磁波与平面等离子体相互作用模型,计算了电磁波入射不同等离子密度的平面等离子体时,对等离子体密度的影响,并对入射与反射电磁波幅频特性进行了比较。同时分析了碰撞频率、复合系数变化对反射波的影响。这对等离子体平面天线的设计较有价值,而且为下一步的实验提供了参考依据。     

雷达目标电磁散射的水声模拟

水声模拟是雷达目标电磁散射特性测量的具有明显优势的一种新方法。首先从电磁波和声波的波动方程出发,分析了在一定边界条件下二维目标声波与电磁波散射的对应关系;其次针对三维电大尺寸的复杂目标,分析了对其进行水声模拟测量的可行性;最后,通过对平板目标的测量实验验证了水声模拟方法的正确性。     

舰船通信设备电磁屏蔽研究

本文论述了舰船复杂电磁环境产生的基本原因,简要介绍了电磁屏蔽的基本理论,其中包括电屏蔽、磁屏蔽和电磁屏蔽的屏蔽机理,并且推出了完整屏蔽题的电磁屏蔽效能的计算,最后给出了在舰船特殊环境下通信设备的电磁屏蔽的整体设计依据和关键措施,其中重点叙述了波导型通风孔的设计。     

螺旋桨激振力作用下船体振动及水下辐射噪声研究

利用有限元法和边界元方法分析比较了螺旋桨激振力三个方向分力(轴向、横向、垂向)分别作用以及同时作用时引起的船体结构振动与水下辐射噪声。结果表明,船体结构在螺旋桨激振力作用下在轴频、叶频、一倍叶频、二倍叶频以及船体固有频率处振动响应出现线谱;横向螺旋桨激振力引起的船体水下辐射噪声最大,垂向力其次,最小是轴向力;三个方向激振力同时作用时船体最大辐射声功率出现在叶频处,主要由横向力引起,其次是轴频处,主要由轴向力引起。分析其原因主要是横向激振力在叶频时最大,而且与船体固有频率接近,产生共振,轴向力在轴频处次之。