王 俊 王世练

（国防科技大学电子科学学院 长沙 410073）

1 引言

声波传播一直是水下通信的主要方式，传播范围可达数十公里［1］，是较为可靠的通信技术。然而它有几个显著的局限性:1）浅水中的性能较差，易受多径、温度、水压、混浊物的影响；2）声波传播速度较慢，带宽受限［2］，通信速率通常低于1kbps；3）水和空气交界面处存在严重的反射和衰减，以及来自障碍物的衍射。此外激光技术也可用于水下通信，它主要的优点是可用带宽较高，通信容量大［3］，然而，光通信容易受混浊悬浮颗粒和浮游生物的影响，只能在清澈的水域有效传播。电磁波在水下会有巨大的衰减，但是它也具有显著的优点，能够在非视距条件下工作，不受水中浑浊物、盐分浓度和气压梯度的影响，具有较高的通信速率和可用带宽，特别是可以借鉴地面无线通信技术。此外，在空气和水的交界面附近，以特定角度掠射，可以达到较远距离的通信。

文献［4］中提到可以利用电磁波从海水进入空气时形成的表面波进行传播，由于空气的介电常数非常小并且电导率近似为0，因此通过海面的传播损耗远远小于海水中的视距传播。A.Shaw 等学者通过实验对此进行了验证，发现天线距离水面很近时，电磁波的衰减程度将变小，能够传播90m 的距离［5］，但是文章中没有对该传播机制进行理论解释。

本文通过仿真模拟，在海水以及海水-空气两层媒质中使用水平电偶极子，得到路径损耗情况。仿真结果表明，海水直射路径下100kHz 的电磁波在15m 处衰减达到198dB，而海水-空气两层媒质中的海面路径下，100kHz 的电磁波在100m 处衰减161dB，500kHz则衰减202dB，仍在可接受范围。……