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【6h】

矢量抛物线方程在电波传播中的应用

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当前，移动、无线技术领域正处在一个高速发展的时期，GPS的广泛使用，遥感遥测技术的普及等，使得复杂环境下的电波传播预测已经成为一个重要的研究课题。复杂环境下的电磁特性研究对无线通信网络优化、GPS定位、雷达预警、电子战等都会有很重要的作用。
　　 抛物线方程(Parabolic Equation)是波动方程的一种近似形式，它假设电磁波能量在沿着抛物线轴向的锥形区域内传播。该方法能处理各种复杂环境下的电波传播特性研究且算法效率高，在对流层电波传播中得到了广泛的运用。这些年来，人们对抛物方程法进行了大量的研究并取得了丰富成果；但是仍然存在着许多尚未解决的问题。本文主要研究复杂环境下电波传播的抛物线方程法，基于抛物线方程方法来计算无线通信中的电波传播衰减值。
　　 本文首先讨论了当前电波传播特性问题的国内外相关工作的研究动态，介绍PE方法的历史、发展及应用前景。接着给出了PE算法的基本理论并对相关公式进行了细致地推导，包括二维标准抛物线方程、三维标量抛物线方程、矢量抛物线方程、位函数的矢量抛物模型。然后研究了矢量3DPE模型的边界条件，为3DPE模型设置吸收边界。推导出以电磁场位函数表现的3DPE阻抗边界条件，阐述求解阻抗边界条件的具体方法和步骤。并且运用高效的傅立叶分步步进(SSFT)算法——场的奇偶分解法来求解3DPE，还以平地面电波传播的衰减值计算为例证实了抛物模型的可靠性。最后利用PE算法计算典型地形传播问题的电磁场特性，对山区无线通信电路路径传播衰减值进行了计算，将结果与惠更斯-菲涅尔原理及Epstein-Peterson法进行有效的比较，验证了3DPE模型在山区电波传播衰减值计算中的实用性并分析了山丘与发射天线高度对电波传播的影响。同时还对城市小区电波传播衰减值进行了计算，通过和实测结果以及其它方法计算结果的比较，验证了3DPE模型在预测城市小区电波传播问题上是可行的和高效的，为今后移动通信小区的电磁传播的场分布计算建立平台。

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