復雜電磁環(huán)境預測系統設計與實(shí)現

當計算區域選擇在二維坐標系中時(shí)，引入時(shí)諧矢量場(chǎng)Ψ ,其表達式為：

則得到了二維坐標系情況下的標準拋物型方程（SPE）表達式。

場(chǎng)強的大小或分布取決于在傳播路徑上的損耗情況。求解SPE解時(shí)可將場(chǎng)量進(jìn)行分解，分解后的結果為兩個(gè)不同因子的乘積。因此，傳播損耗在數值上等于傳播空間的傳播損耗（稱(chēng)為損耗因子）與電磁波發(fā)射天線(xiàn)的空間發(fā)散損耗（稱(chēng)為傳播因子）之和。

傳播空間的傳播損耗不僅與電磁波的波長(cháng)或頻率有關(guān)，還與傳播距離的大小有關(guān)，單位為dBW,其表達式如下：

電磁波發(fā)散損耗的大小，等于參考點(diǎn)處電場(chǎng)值與自由空間中全向天線(xiàn)在同一點(diǎn)處電場(chǎng)值的比值，根據本文中u 的表達式，則發(fā)散損耗為：

式中：d 為參考點(diǎn)與天線(xiàn)之間的水平距離，單位為km;λ 為波長(cháng)，單位為m.

在傳輸平面內，總的傳播損耗等于傳播因子和損耗因子對電磁波場(chǎng)量的疊加，從而基于SPE的傳播模型其總的傳播損耗為：

其中電磁波頻率的單位為MHz.利用PE方程確定了無(wú)線(xiàn)電磁波的傳播損耗，即可計算接收點(diǎn)的接收功率，確定該點(diǎn)的電磁環(huán)境。

3 復雜電磁環(huán)境預測系統

基于以上理論分析，構建典型場(chǎng)景下的電磁環(huán)境預測系統。復雜電磁環(huán)境預測系統由四個(gè)模塊組成，即參數輸入模塊，圖形顯示模塊，操作模塊和結果顯示模塊。其中，參數輸入模塊包括典型戰場(chǎng)場(chǎng)景選擇，輻射源及接收點(diǎn)參數設置，地圖加載等。復雜電磁環(huán)境預測系統演示總界面如圖5所示。

場(chǎng)景分為三種，如圖6所示。操作模塊包括輻射源放置，場(chǎng)強預測，圖形繪制，模型選擇，可以根據戰場(chǎng) 環(huán)境特點(diǎn)，選擇相應模型進(jìn)行圖形繪制與分析。以海戰場(chǎng)為例進(jìn)行復雜電磁環(huán)境預測，并給出分析結果。輻射源放置如圖7所示，仿真參數設置如下：輻射源頻率1 500 MHz,發(fā)射功率46 dBm,發(fā)射增益16 dB,接收增益為0 dB,系統損耗為3 dB,發(fā)射天線(xiàn)高度為30 m,接收天線(xiàn)高度為1.5 m,收發(fā)天線(xiàn)距離為15 km .