低仰角条件下短脉冲微波传播问题分析

汪海波，李 平，方文饶，张 帅

（西北核技术研究所，西安710024；高功率微波技术重点实验室，西安710024）

在低仰角条件下，天线传输电磁波会产生遮挡、多径干扰和衰落等问题。在雷达低仰角工作及地空数据链路等工程应用上，前人已对电磁波的低仰角传播问题作了较为深入的研究［1－5］。根据特定的工程需求，研究的关注点会有不同，如地空数据通信问题研究中会关注低仰角地空信道的大尺度衰落、多径到达和多普勒扩展等现象［1－3］，雷达应用中也关注低仰角特性，特别是米波雷达，更关注低仰角状态下的测角能力及多径干扰抑制等问题［4－5］。

在本文关注的实际工程问题中，地面辐射源为高频段几十纳秒微波短脉冲，经过低仰角单程传播，空中平台接收信号，因此重点关注是否产生额外的功率衰落。因为不同工程应用的关注点有所不同，所以对本文问题进行分析，不能直接套用其他场景的下电磁波传播问题分析结论。本文从波动说的基本概念出发，分析电磁波传播中可能出现的遮挡、多径到达和天线波束分裂等问题，并进行了案例估算，提出了工程上的应对措施。

1 短脉冲微波传播问题分析

低频电磁波的波长更长，传播时容易产生绕射、衍射现象；高频电磁波更接近于光学传播规律，传播时容易产生遮挡现象。高频电磁波传播中产生的遮挡现象不能简单地使用几何光学理论进行评估，而应利用波动理论，即 Huygens原理进行评估。Stratton－Chu公式［6］是Huygens原理在电磁学上的表现形式。……