湍流大气中高斯波束的传播特性研究

论文题目: 湍流大气中高斯波束的传播特性研究

论文类型: 硕士论文

论文专业: 无线电物理

作者: 易修雄

导师: 郭立新

关键词: 大气湍流,高斯波束,传播,闪烁指数,漂移

文献来源: 西安电子科技大学

发表年度: 2005

论文摘要: 本文从介绍高斯光波束在湍流大气中传播的基本理论出发,导出了光波在随机媒质中传播的各阶统计矩。根据光波传播的修正Rytov 方法,得到了高斯波束水平传输时在零内尺度湍流谱模型及考虑湍流内尺度效应和外尺度效应条件下,从弱起伏湍流区到强起伏湍流区闪烁指数随Rytov 方差变化的计算公式。根据斜程传输理论以及随高度变化的ITU-R 湍流大气结构常数模型,将修正Rytov 方法推广应用于斜程传输问题研究,得到了高斯波束斜程传输时的闪烁指数,讨论了不同传播高度、不同湍流内、外尺度对闪烁指数的影响,将有关数值计算结果与实验测量结果进行了比较和验证。本文最后将Markov 近似方法和高阶矩统计理论用于高斯波束传播,导出了不考虑外尺度和考虑外尺度情况下高斯波束在湍流大气中传播时的漂移效应公式,得到了水平路径传播下漂移数值结果并进行了讨论。

论文目录:

第一章引言

1.1 研究背景和意义

1.2 国内外发展动态

1.3 论文结构安排

第二章大气湍流概述

2.1 大气湍流模型

2.2 大气湍流折射率起伏谱模型

2.3 本章小结

第三章高斯波束在大气湍流中传播的基本理论

3.1 自由空间中高斯波束传播理论

3.1.1 自由空间波束传播的旁轴近似方程

3.1.2 高斯波束在自由空间中发射和接收处的几个参数

3.2 高斯光波束在随机媒质中的传播

3.2.1 Born 近似

3.2.2 Rytov 近似

3.2.3 谱近似表达式

3.2.4 Rytov 近似所要用到的几个统计矩

3.2.5 长期时间平均统计矩用到的数学处理方法

3.3 本章小结

第四章高斯波束在水平湍流大气中传播的闪烁特性研究

4.1 闪烁指数的定义

4.1.1 四阶矩的定义

4.1.2 弱起伏区域闪烁指数的表示形式

4.2 修正Rytov 方法及其应用

4.2.1 修正Rytov 方法概述

4.2.2 零内尺度下条件下的闪烁指数

4.2.3 非零内尺度下的闪烁指数

4.2.4 非零尺度下考虑外尺度时的闪烁指数

4.3 本章小结

第五章高斯波束在斜程传输中的闪烁问题研究

5.1 ITU-R 湍流大气结构常数模型

5.2 高斯波束斜程传播闪烁指数的推导

5.2.1 零内尺度模型下高斯波束的斜程传播

5.2.2 非零内尺度模型下高斯波束的斜程传播

5.2.3 考虑内、外尺度模型下高斯波束的斜程传播

5.3 本章小结

第六章高斯波束在湍流大气中传播的漂移效应研究

6.1 高斯波束在湍流大气传播的二阶矩及强度均值推导

6.1.1 场的二阶矩的定义

6.1.2 用Kolmogorov 谱来求强度均值和二阶矩

6.1.3 用Von Karman 谱来求强度均值和二阶矩

6.2 高斯波束在湍流大气中传播的漂移效应

6.2.1 高斯波束传播下的漂移公式推导

6.2.2 Kolmogorov 谱条件下的漂移公式

6.2.3 Von karman 谱条件下的漂移公式和数值计算

6.3 本章小结

结束语

致谢

参考文献

攻读硕士期间参加科研项目与发表论文情况

发布时间: 2005-04-29

参考文献

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