对流层散射是超短波、微波段的一种非常重要的超视距传播方式,几乎不受时间及空间变化的限制。对流层散射有多种传播机理,其中最主要是湍流非相干散射机理。对流层传播过程中,电磁波受到湍流等不均匀介质的再次辐射,部分能量发生耗散,造成传输损耗;同时由于大气湍流的时空变化特性,被散射的电磁波会产生多径效应,影响无线电系统的正常运行。因此,研究对流层散射的传播特性及信道特性可以为无线电系统的设计及评估提供技术支持。本文针对湍流非相干散射机制,分析了对流层散射传输损耗与大气折射率结构常数的相关性,提出了L-C模型,并基于陆上及海上微波超视距传播试验,对模型进行了验证分析;采用射线追踪(Ray Tracing,RT)模型数值仿真了对流层散射传播链路的传输损耗及相关带宽、均方根(RMS)时延扩展等信道参数。主要研究内容如下:1)应用泰勒方法对湍流谱函数进行近似,结合湍流非相干散射理论,推导获得了传输损耗与大气折射率结构常数的函数关系式,即L-C模型。开展了陆上的对流层散射试验,并基于数值模式预报的大气折射率结构常数,应用L-C模型对传播链路损耗进行预测。结果表明,理论和试验结果吻合较好,验证了该模型的正确性,同时也验证了传输损耗与大气折射率结构常数间强的相关性。2)开展海上对流层微波超视距传播试验,分析了海上超视距的传播机理,海上情况对流层散射与大气波导传播同时存在。对比分析了不同传播模型的预测结果的差异性和局限性。结果表明,L-C模型适用于对流层散射传播预测,混合传播机理的情况下,各模型仅与部分试验数据相符。实际预测中,需多种机理综合考虑。3)介绍了射线追踪算法在对流层散射中的应用。基于1)中近似方法获得的湍流散射截面,应用RT算法数值模拟了对流层散射的电磁波传播轨迹,计算了传播链路的延迟功率谱(Power Delay Spectrum,PDS),预测了传输损耗。将预测结果分别与L-C模型与ITU-R P.617-4模型进行对比,结果表明RT模型与其他两种模型相比预测结果相差不大,最大不超过10 dB,验证了算法及程序的正确性。根据计算获得的PDS,分析了RMS时延扩展、相关带宽等信道参数在不同频率、不同路径长度下的变化特征。