为研究冰晶粒子对量子干涉雷达性能参数的影响,基于冰晶粒子的Van de Hulst近似理论、标准伽马分布和Henyey-Greenstein相函数,研究了冰晶粒子背景下雷达探测光子的偏振变化,建立了冰晶粒子的不同参量对量子干涉雷达探测光子的传输距离、分辨率和误码率的影响模型。仿真结果表明,增加冰晶粒子的有效尺度,会增大探测光子的能量耗散,导致探测光子的传输距离下降;发射波束光子数目一定时,量子干涉雷达的分辨率随冰晶粒子光学厚度的增加而降低;当冰晶粒子浓度一定时,链路的量子误码率随冰晶粒子的有效尺度与非对称因子的增加而增加,且不同类型的冰晶粒子对量子误码率的影响程度不同;当保持高偏振对比度时,将椭圆率角减少到一定范围内可以降低量子误码率。

利用矢量辐射传输的蒙特卡罗法,研究了球形和平面平行大气模式下冰云大气反射率的差异,并计算了三种波长(0.65, 0.85,1.55 μm)在大天顶角(85°)入射时,冰云大气的偏振辐射传输特性随不同冰晶粒子模型、光学厚度、有效半径、冰水含量、相对方位角和地表反照率的变化关系。结果表明:冰云大气反射率在两种大气模式下的误差随天顶角的增加而增大,误差可达55%。在球形大气模式下,对于不同波长、冰晶粒子模型和相对方位角,冰云大气反射率的差异较大,且冰云大气偏振度的变化更加复杂。冰云大气反射率和偏振度对冰云光学特性和地表反照率的变化也较敏感,随光学厚度、冰水质量浓度和地表反照率的增加,冰云大气反射率增加,偏振度减小,而随着有效半径的增加,冰云大气反射率减小,偏振度增加。

依据稀薄随机分布冰晶粒子的激光散射特性, 当球形冰晶粒子分别服从指数、对数正态、Gamma三种不同分布时, 数值计算并分析了0.65、1.31、1.55 μm激光入射下不同稀薄随机冰晶粒子层的微分散射截面随散射角的变化关系。结果表明: 入射激光波长的改变对冰晶粒子层的微分散射截面有一定的影响; 当冰晶粒子服从指数分布时稀薄随机分布冰晶粒子层的微分散射截面最大, 要比其他两个分布大几个数量级; 不同激光波长和冰粒子的尺度分布对稀薄随机分布冰晶粒子层的激光散射特性有较大影响。文中所做的工作为进一步开展地空链路中冰晶粒子云层对激光传输特性的影响研究奠定基础。