带电沙尘暴对微波传播过程影响的理论研究

发布时间：2017-04-14 13:18

  本文关键词：带电沙尘暴对微波传播过程影响的理论研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：恶劣天气对于无线通信的影响是一个客观存在的世界性问题,具有普遍性。自然环境条件下颗粒物对电磁波传播特性的研究,对于风沙环境下的无线电通讯系统设计、沙尘、雾霾等气溶胶现象的遥感监测与反演、气溶胶的辐射强迫效应等研究都具有十分重要的现实意义。已有大量研究表明：自然条件下运动颗粒(如沙尘、雨雪、雾霾等)都是带电的,并因此会产生强度最高达200kV/m的静电场。已有部分学者针对颗粒表面电荷对电磁波传播过程的影响开展了大量理论研究,但对于强度极高的环境电场对颗粒光学性质的影响并无讨论。鉴于此,本论文以西北常见的沙尘暴现象为例,考虑沙粒带电及沙尘暴中的强环境电场等多种因素的前提下,围绕局部带电球体沙粒对电磁波传播过程的衰减作用展开研究,并讨论了相关散射特性在风沙物理学研究中的潜在应用价值。主要工作如下：首先针对局部带电球形沙粒对入射电磁波的散射和吸收问题,基于极化面电荷密度和Rayleigh散射理论,导出了局部带电球形沙粒对入射电磁波的散射场、散射截面、吸收截面及消光截面,同时就不同电荷分布角、表面电荷密度、环境电场作用下基于两种模型所得沙粒散射场强空间分布形式进行比较分析。其次推导出环境电场作用下粒子的微分散射截面,散射、吸收及消光效率,雷达反射系数,讨论颗粒表面电荷分布角、表面电荷密度、入射波频率分别对其的影响。发现：随着颗粒电荷分布角、面电荷密度的增加,粒子散射效率分别呈正弦函数、指数规律变化,而其吸收效率基本保持不变。入射波频率对沙粒电磁散射性质的影响为：不同面电荷密度下,随着入射波频率的增加,沙粒散射效率呈指数增加,而其吸收效率呈线性增加。接着分析比较两种模型下沙尘暴中沙粒浓度、湿度对电磁波衰减特性的影响,并讨论沙尘颗粒粒径分布对电磁波传播的影响。最后讨论环境电场、沙粒浓度等对微波雷达反射率的影响。
【关键词】：风沙静电场 局部带电球形沙粒 瑞利散射 散射强度 微分散射截面 衰减系数 粒径分布 雷达反射率
【学位授予单位】：宁夏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN92;TN011
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第一章 绪论7-13
• 1.1 研究背景和意义7-8
• 1.2 研究现状及进展8-11
• 1.3 问题的提出11
• 1.4 本论文内容安排11-13
• 第二章 沙尘气溶胶基本物理性质13-16
• 2.1 沙尘颗粒的成分13-14
• 2.2 沙尘颗粒的粒子谱14-15
• 2.3 本章小结15-16
• 第三章 球形颗粒物电磁散射性质求解的RAYLEIGH近似16-26
• 3.1 基本物理模型16-19
• 3.2 数值仿真与分析19-24
• 3.4 本章小结24-26
• 第四章 带电沙尘暴对电磁波传播过程的影响26-40
• 4.1 一些关键参量的推导26-30
• 4.2 数值仿真与分析30-38
• 4.3 本章小结38-40
• 第五章 结论及其展望40-43
• 5.1 主要结论40-42
• 5.2 研究展望42-43
• 参考文献43-47
• 致谢47-49
• 个人简介49

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：306096