电磁波在等离子体中衰减传输的研究
发布时间：2022-01-06 18:45
“黑障”问题是在航天事业发展中需要面临的一种极为关键的难题。它是指高超声速飞行器再入大气层返回地球途中,会在飞行器表面形成一定厚度的等离子体鞘套,导致信号在一定的时间内出现暂时性中断。“黑障”的存在,使地面监测设备无法对飞行器进行实时通信和跟踪,从而对飞行器的安全飞行、地面搜救等造成不利影响。近年来,太赫兹（THz）源和太赫兹天线的不断发展,为我们缓解“黑障”问题,增添了新的研究手段。本文以太赫兹波为通信载波,研究了THz波在各类等离子体环境下的传输特性。本论文主要研究内容如下:（1）在非磁化等离子体的传输模型框架内,就THz波垂直入射和斜入射两种情形下,分别研究了均匀、非磁化的碰撞等离子体环境下,在等离子体密度（ne）、等离子体碰撞频率（fen）、厚底（d）和太赫兹波频率不同变化时太赫兹波能量衰减的性能差异,仿真结果表明:垂直入射更利于减缓再入过程中的通信中断。（2）针对非均匀等离子体环境下的传输特性分析,建立了线性分布、Epstein分布、高斯分布三种等离子体鞘套模型,借助于THz波在非均匀、非磁化等离子体的传输模型框架,利用各层边界处电场、磁场的连续性条件,进行理论仿真。主要讨论...
【文章来源】：西北师范大学甘肃省
【文章页数】：56 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
RAM-C飞行实验中的一次通信“黑障”
电磁波的能量几乎没有被消耗截止状态，此时电子变化速度能够匹配电磁大，等离子体通过非弹性碰撞将能量传递给其传播方向能量呈指数衰减。指每立方厘米内粒子数目的多少，一般在 1小的因素主要有两个，一是等离子体温度；，大气密度小，电离程度较弱，产生的等离碍不大；当飞行高度在 20km 以下飞行时,仅摩擦产生的温度不高，电离程度低，产生的高度时，才会产生高温环境，空气电离程度加至完全中断。美国 NASA 总局根据 RAM-III 面之间的关系[41]，如图 2.1 所示，。
图 2.3 再入过程中等离子鞘套的区域分布图，等离子体鞘套大致分成五个区域：驻点区、中间区、该区域的特点是高压、高温、强电离。大部分的能量剧烈升高，驻点区产生的等离子体电子浓度是五个区），因此，天线尽可能放置在远离驻点区的位置。该区域所产生电离气体一般处于化学非平衡状态，温远低于驻点区，对入射波的反射作用较弱，进入等离子将天线安装在中间区的后部。该区域的温度、气压以及等离子体电子浓度均低于驻的大小主要取决于飞行器本身，此区域流场比较稳定，损耗最小，因此，尾部区是安装天线窗口的最佳区域该区域是一个粘性边界层，主要是由于空气的粘滞效度在靠近飞行器表面时几乎为 0。边界层内部的速度梯
【参考文献】：
期刊论文
[1]S—Ka频段电磁波在等离子体中传输特性的实验研究[J]. 马昊军,王国林,罗杰,刘丽萍,潘德贤,张军,邢英丽,唐飞. 物理学报. 2018(02)
[2]太赫兹技术在泌尿系统疾病应用的研究进展与展望[J]. 胡梦博,董菲,丁强. 中华医学杂志. 2014 (32)
[3]太赫兹波通信技术研究现状及展望[J]. 李纪舟,蒋文涛. 通信技术. 2014(04)
[4]电磁波在等离子体超材料中的非线性传播特性[J]. 刘少斌,孔祥鲲,戴燚,卞博锐,章海锋. 微波学报. 2013(Z1)
[5]等离子体鞘套对高超声速飞行器影响研究[J]. 习靖,史东湖. 飞行器测控学报. 2013(03)
[6]太赫兹成像技术在肿瘤诊断方面的应用[J]. 何明霞,陈涛,杨吉龙,刘嘉政. 肿瘤. 2012(12)
[7]太赫兹波在非磁化等离子体中的传输特性研究[J]. 郑灵,赵青,刘述章,邢晓俊. 物理学报. 2012(24)
[8]等离子体中电磁波传输特性理论与实验研究[J]. 郑灵,赵青,罗先刚,马平,刘述章,黄成,邢晓俊,张春艳,陈旭霖. 物理学报. 2012(15)
[9]太赫兹波光谱特性分析[J]. 康胜武,汪继平,刘侃,张新宇,谢长生,张天序. 光学学报. 2012(06)
[10]高速景像测量远程无线遥控系统设计[J]. 赵向阳,闫胜武. 甘肃科技. 2012(06)
博士论文
[1]等离子鞘套下的低频传播特性与正交电磁二维场抑制方法研究[D]. 刘东林.西安电子科技大学 2016
[2]飞行器再入段电磁波传播与天线特性研究[D]. 李伟.哈尔滨工业大学 2010
硕士论文
[1]等离子体对电磁波吸收及反射的研究及应用[D]. 宋黎浩.西安电子科技大学 2014
[2]航天器再入段电波特性及加磁场减轻黑障效应研究[D]. 张亮.南京理工大学 2013
本文编号：3572979
【文章来源】：西北师范大学甘肃省
【文章页数】：56 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
RAM-C飞行实验中的一次通信“黑障”
电磁波的能量几乎没有被消耗截止状态，此时电子变化速度能够匹配电磁大，等离子体通过非弹性碰撞将能量传递给其传播方向能量呈指数衰减。指每立方厘米内粒子数目的多少，一般在 1小的因素主要有两个，一是等离子体温度；，大气密度小，电离程度较弱，产生的等离碍不大；当飞行高度在 20km 以下飞行时,仅摩擦产生的温度不高，电离程度低，产生的高度时，才会产生高温环境，空气电离程度加至完全中断。美国 NASA 总局根据 RAM-III 面之间的关系[41]，如图 2.1 所示，。
图 2.3 再入过程中等离子鞘套的区域分布图，等离子体鞘套大致分成五个区域：驻点区、中间区、该区域的特点是高压、高温、强电离。大部分的能量剧烈升高，驻点区产生的等离子体电子浓度是五个区），因此，天线尽可能放置在远离驻点区的位置。该区域所产生电离气体一般处于化学非平衡状态，温远低于驻点区，对入射波的反射作用较弱，进入等离子将天线安装在中间区的后部。该区域的温度、气压以及等离子体电子浓度均低于驻的大小主要取决于飞行器本身，此区域流场比较稳定，损耗最小，因此，尾部区是安装天线窗口的最佳区域该区域是一个粘性边界层，主要是由于空气的粘滞效度在靠近飞行器表面时几乎为 0。边界层内部的速度梯
【参考文献】：
期刊论文
[1]S—Ka频段电磁波在等离子体中传输特性的实验研究[J]. 马昊军,王国林,罗杰,刘丽萍,潘德贤,张军,邢英丽,唐飞. 物理学报. 2018(02)
[2]太赫兹技术在泌尿系统疾病应用的研究进展与展望[J]. 胡梦博,董菲,丁强. 中华医学杂志. 2014 (32)
[3]太赫兹波通信技术研究现状及展望[J]. 李纪舟,蒋文涛. 通信技术. 2014(04)
[4]电磁波在等离子体超材料中的非线性传播特性[J]. 刘少斌,孔祥鲲,戴燚,卞博锐,章海锋. 微波学报. 2013(Z1)
[5]等离子体鞘套对高超声速飞行器影响研究[J]. 习靖,史东湖. 飞行器测控学报. 2013(03)
[6]太赫兹成像技术在肿瘤诊断方面的应用[J]. 何明霞,陈涛,杨吉龙,刘嘉政. 肿瘤. 2012(12)
[7]太赫兹波在非磁化等离子体中的传输特性研究[J]. 郑灵,赵青,刘述章,邢晓俊. 物理学报. 2012(24)
[8]等离子体中电磁波传输特性理论与实验研究[J]. 郑灵,赵青,罗先刚,马平,刘述章,黄成,邢晓俊,张春艳,陈旭霖. 物理学报. 2012(15)
[9]太赫兹波光谱特性分析[J]. 康胜武,汪继平,刘侃,张新宇,谢长生,张天序. 光学学报. 2012(06)
[10]高速景像测量远程无线遥控系统设计[J]. 赵向阳,闫胜武. 甘肃科技. 2012(06)
博士论文
[1]等离子鞘套下的低频传播特性与正交电磁二维场抑制方法研究[D]. 刘东林.西安电子科技大学 2016
[2]飞行器再入段电磁波传播与天线特性研究[D]. 李伟.哈尔滨工业大学 2010
硕士论文
[1]等离子体对电磁波吸收及反射的研究及应用[D]. 宋黎浩.西安电子科技大学 2014
[2]航天器再入段电波特性及加磁场减轻黑障效应研究[D]. 张亮.南京理工大学 2013
本文编号：3572979
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