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超视距传播的非线性特性基础
资料介绍
一、超视距传播概述
电磁波在自由空间中沿直线传播，受地球曲率限制，常规视距传播的最大距离通常仅为几十到上百公里，无法满足远距离通信、目标探测等领域的需求。超视距传播指电磁波能够突破视距限制，传播到超出地平线之外更远距离的传播现象，凭借这一特性，超视距传播被广泛应用于远程对空监视、岸基对海预警、远距离短波通信、自然灾害应急通信等领域，在国民经济与国防安全领域发挥着不可替代的作用。
从传播机制划分，目前已知的超视距传播主要包括三种类型：对流层散射传播、电离层反射传播、绕射传播。其中对流层散射传播依赖对流层介电常数的不均匀随机起伏实现电磁波散射，可实现数百到数千公里的超视距传输；电离层反射传播利用电离层对短波的反射效应，可实现上万公里的环球超视距通信；绕射传播则依靠电磁波沿地球表面的绕射效应实现超视距传输，主要适用于长波、超长波频段。不同机制的超视距传播都存在不同程度的非线性效应，这些非线性特性是影响超视距传播信号质量、传输能力的核心因素，也是当前电磁场与电磁波传播领域研究的重点方向。
二、超视距传播非线性效应的产生来源
非线性效应本质是指传输介质响应与入射电磁波强度不成正比，会产生新的频率分量、导致信号畸变等效应。超视距传播的非线性并非来源于自由空间本身，而是来源于传输路径中所经过的介质，即对流层介质与电离层介质，不同传播路径对应不同的非线性产生机制。
2.1 电离层中的非线性来源
电离层是地球高层大气被电离后形成的等离子体区域，存在大量自由电子与带电离子，是电离层反射超视距传播的核心传输介质。电离层的非线性效应主要来源于三个方面：
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