雷达系统分析与设计:MATLAB应用第8章-地球大气影响
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更新于2024-07-20
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"《Radar Systems Analysis and Design Using Matlab, C08》是关于雷达系统分析与设计的经典著作,尤其关注使用MATLAB进行仿真。在第8章中,作者深入探讨了雷达波的传播,包括自由空间分析的局限性以及地球和大气层对雷达信号的影响。章节内容涵盖地面反射、电磁波衍射、大气折射和雷达能量的衰减等关键概念。"
在雷达系统的设计和分析中,理解雷达波如何在地球和大气层中传播至关重要。在之前的章节中,通常假设雷达波在自由空间中传播,忽略了地球和大气层对信号的干扰。然而,这样的简化分析只能提供基本的理解,而不能精确预测实际雷达系统的性能。为了更准确地估算雷达性能,我们需要考虑地球和大气层的影响。
第8章,雷达波传播,首先介绍了地球大气层的结构。大气层由多个层次构成,其中最靠近地面的一层称为对流层(图8.1),其高度大约延伸至20公里。当电磁波在对流层中传播时,会因大气的折射(向下弯曲)而发生路径改变。这种折射效果与对流层的介电常数密切相关,介电常数的变化会影响电磁波的传播速度和路径。
地面反射是雷达系统中一个重要的考虑因素,当雷达波遇到地球表面时,一部分能量会被反射回去。反射的性质取决于地面的类型,如平坦的水面、草地或建筑物等,这些都会影响雷达的回波强度和定位精度。
此外,电磁波在传播过程中会发生衍射现象,尤其是在遇到障碍物边缘时。衍射可以帮助我们理解雷达波如何绕过物体传播,这对于理解雷达探测的盲区和边缘效应很有帮助。
大气层中的气体也会对雷达波产生折射作用,这被称为大气折射。大气压力、温度和湿度的不均匀分布会导致雷达波路径的弯曲,从而影响目标的定位。特别是在对流层的高层,如平流层和中间层,这种折射效应尤为显著。
最后,大气层中的气体成分(如水蒸气、氧气和氮气)会对雷达能量产生吸收,导致雷达能量的衰减。这种衰减随频率的不同而变化,对于特定雷达工作频段,需要计算并补偿这部分损耗,以确保准确的探测距离和信噪比。
通过使用MATLAB,工程师可以模拟这些复杂的传播效应,进行雷达系统设计优化。MATLAB的建模和仿真能力使分析变得直观且高效,能够帮助设计师在实际构建系统前理解其性能表现,优化参数设置,以实现最佳的雷达性能。
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murongyu
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