本文先通過電磁環境、拋物方程的預測方法，推導出拋物方程計算總的傳播損耗等于傳播因子和損耗因子對 電磁波場量的疊加，設計了電磁環境預測系統。最后以海戰場電磁環境為例進行了仿真，結果證明該方法對陸海空等典型地海場景中的復雜電磁環境電磁波場強或接 收功率的預測是非常有效的，具有較好的理論研究和應用價值。

0 引言

雷達、遠距離無線通信、北斗衛星導航系統（BDS）、電子對抗還是遙感遙測等依賴電磁波的系統，都避免不了對電磁波傳播特性的分析。對復雜環境中的電磁波傳播一種粗略的分析方法是將環境視為自由空間，而精確的分析 必然考慮電波傳播實際環境如地形、地物以及大氣層環境變化的影響等。然而傳統解析法如基爾霍夫近似法（Kirchhoff Approximation,KA）、微擾法（SmallPerturbation Method,SPM）等不能用于求解粗糙表面的散射特性，雖然最近發展了一些改進算法，但未考慮大氣環境的影響，且計算量較大。射線追蹤法可以定量地描 述電磁波在各種大氣環境條件下的軌跡，但沒有解決場分布的問題。拋物方程法可處理非均勻大氣與復雜邊界條件下的電磁波傳播問題，且可用迭代法求解，在解決電磁波傳播問題方面得到了廣泛運用。

由于電磁環境構成較為復雜，本文只研究構成電磁環境中最主要部分，它是影響處于電磁環境中武器平臺的關鍵因素，主要包括自然界熱噪聲和人為產生的無線電發射。自然界熱噪聲一般為高斯白噪聲，它均勻地分布在每個頻率上，主要影響無線電接收機的底噪電平，決定了無線電接收機的接收靈敏度或者說是通信質量。人為產生的無線電發射往往會對不同地區產生不同影響。因此刻畫電磁環境應采用場論的方法，主要采用的物理量為場強。根據電磁波傳播路徑損耗、天線方向增益、發射功率，就可以預測某個地理位置的最大場強的大小。綜合多個發射電臺在某一地理位置場強的大小和熱噪聲就可以描述某個地理位置的電磁環境。

由于軍用復雜電磁環境的構成以30 MHz~300 GHz為主，因此本文僅研究該頻段內復雜電磁環境的預測方法。

1 基于統計模型的復雜電磁環境預測方法

復雜電磁環境主要由自然電磁輻射和人為電磁輻射形成。自然電磁輻射主要是熱噪聲，人為電磁輻射主要 是無線電發射電臺。這兩者是形成復雜電磁環境的關鍵因素。此外，不同地域電磁環境不同，或者說是電磁環境與地理位置有關，因此描述和刻畫電磁環境應采用物 理學中場論的方法。也就是說描述電磁環境的最佳物理量是場強或功率通量密度。場強是矢量，功率通量密度是標量。這兩個物理量之間可以相互轉換。

1.1 人為電磁輻射對電磁環境的影響

對于主要影響電磁環境之一的無線電發射電臺，它影響電磁環境的主要發射參數模型如圖1所示，主要包括了工作頻段內的必要帶寬內發射、帶外發射、雜散、諧波。因此，在構造電磁環境時這些因素都應當考慮在內。

必要帶寬內發射一般稱為帶內發射，帶外發射和雜散發射一般稱為無用發射。帶內發射和無用發射的大小主要由發射功率和濾波器決 定。由于各個生產廠家在生產設備時選擇的濾波器不同，因地不同廠家生產的無線電設備造成的無用發射也不一樣。但是凡是經過型號核準或無線電發射機檢測的無 線電設備都必須滿足規定的發射模板（或頻譜模板）的技術指標規范。表1給出了我國8 MHz數字電視地面廣播傳輸系統的發射模板。因此，可以根據發射模板預測發射設備的最大無用發射功率。這一方法也滿足電磁干擾預測的保守原則。

為了預測的準確度，必須考慮特殊區域的地理地形條件和定向接收天線的方位。電磁波即使在自由空間的傳播，定向天線接收到的信號強度也與天線的方向有關，因而收到的信號強度不同。下面舉例進行說明。

假設在同樣的電磁環境中，完全相同的兩個接收天線的地理位置和接收天線方向如圖2所示。由于輻射源和被干擾設備的相對位置與方位不同，從而對被干擾設備的干擾程度不同，而且干擾程度與夾角θ 有關。

對于圖2中所示的地理位置關系，目前研究的方法有3種：以水平面為基準，將被干擾設備等效到水平平面；以被干擾設備為基準，將輻射源等效到高度為h 的水平面；以輻射源與高度為h 的被干擾設備之間的連接虛線所在平面為基準，將輻射源和被干擾設備等效到該平面上。