海岛环境中电波传播特性研究文献综述

 2022-11-22 16:00:00

一、研究意义及背景

随着科技水平的飞速发展,无线通信技术已经愈来愈广泛地应用于生活、教育等领域中,给人们带来的影响是无可争议的。无线通信系统由一段或多段无线电波传播电路实现,因此电波传播特性的预测始终是无线通信领域的一个热门研究点。无线通信的迅猛发展使人们对无线通信系统的容量和抗干扰等方面的要求不断提高,导致电波传播特性预测在无线通信网络规划和优化中的地位越来越重要。随着智能天线系统的日渐普及、通信电磁波频段的不断提高以及蜂窝小区范围的不断缩小,对电波传播特性预测的要求也越来越高。区域电磁特性数据作为对无线通信网络资源进行配置时的重要参考,必须具有高的准确度和好的可信度,才能有效提高资源分配效率,进一步改善无线通信质量。

复杂的外界环境会对电波的传播造成很大影响。地形障碍、折射率变化以及地面反射都会干扰信号的接收。边界物质的特性可以由该边界的反射波反应出来,大气的特性也能由在其中传播的信号体现出来。研究出其传播机制,就能够通过对接收信号的分析来反推出传播空间和边界处的物质特性,在地质勘测方面的应用前景非常广阔。因此,复杂环境下的区域电波传播特性一直是人们研究的热点。

在较常用的电磁数值方法当中,时域有限差分法、矩量法和有限元法在计算时,精度较高,但是遇到电大尺寸问题时,所需要的时间和消耗的内存是惊人的,所需要的计算机配置也很高。除了传统的电磁数值方法外,迭代推进方法近些年来越来越被人们所重视,它是一种相对较新的方法,其中包括空间场、电流和时域场等的迭代递推。抛物线方程(PE)算法就属于空间场的迭代递推方法。抛物方程法是一种前向全波分析方法,能够快速求解大区域电波传播问题,且能相对精确地描述复杂的大气结构和复杂边界的电磁特性,准确预测复杂环境下的电波传播特性。

二、研究方法优势

PE方法具有以下优势:

(1)方程中包含了电磁波传播的折射项与绕射项,在求解过程中不需要再结合其他传播方法,不但计算过程简单,计算精度也很高。

(2)能同时描述复杂地表结构和复杂媒质因素的变化情况,可以体现传播路径上的地形变化、地表电磁参数以及媒质因素的影响。

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