等离子体包覆目标电磁散射特性研究
发布时间：2020-12-07 02:20
临近空间高超声速飞行器再入大气层的过程中,其表面和周围空间中会产生一层结构复杂的等离子体鞘套,鞘套的存在会对电磁波产生严重的影响,不仅制约了高超声速飞行器的发展,也对此类目标的探测和识别造成困难,因此针对等离子体鞘套包覆目标,全面而系统地研究其电磁散射特性是十分有必要的。但由于飞行试验和地面实验受诸多条件的限制,使得实测数据获取代价昂贵,所以对包覆目标进行建模仿真来研究其电磁散射特性不失为一种经济且易实现的方法。本文以等离子体鞘套包覆目标的雷达回波仿真为基础,利用一维距离像和二维成像结果,对等离子体鞘套包覆目标电磁散射特性进行了分析。具体工作如下:首先,讨论了等离子体和电磁波之间的相互作用,并基于高频物理光学(PO)法,对等离子体鞘套包覆目标雷达回波进行了建模仿真。在介绍了再入过程目标运动状态和几种等离子体变化规律的基础上,采用目前常用的模型对目标和包覆的等离子体鞘套进行几何建模。采用PO算法计算目标的后向散射系数,结合目标的动态刻画以及等离子体对相位造成影响的估算结果来计算目标的回波相位,再根据回波信号生成原理,实现鞘套包覆目标雷达回波的仿真。然后,对高温真空腔体环境中等离子体包覆目...
【文章来源】：西安电子科技大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：96 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
美国X-51、HTV、X37B高超声速飞行器计划
2图1.1 美国 X-51、HTV、X37B 高超声速飞行器计划图1.2 俄罗斯“鹰”计划和德国 SHEFEX 计划在飞行器再入大气层的过程中，其表面和周围空间中会产生一层结构非常复杂的等离子体鞘套，鞘套的存在会对入射其中的电磁波产生严重的影响，不仅制约了高超声速飞行器的发展，也使得对再入段雷达目标的探测和识别变得非常困难。其一，不同参数的鞘套层对入射电磁波有着不同程度的吸收、折射、反射影响，使得电磁波功率衰减，严重时造成信号中断，即所谓的“黑障”问题[9][10]。其二，再入目标被鞘套包覆时，其空间电磁散射特性和目标本身的散射特性有着很大的不同，对高超声速飞行器的雷达探测和识别造成困难
（a）椎体目标模型 （b）坐标系角度示意图图3.6 计算 RCS 的目标模型和坐标角度示意图分别用电磁计算软件 FEKO 和本章上述的 PO 算法计算该目标的 RCS，其结果如下图 3.7（a）和图 3.7（b）所示。（a）FEKO 计算出的 RCS 示意图 （b）本章方法计算出的 RCS 示意图图3.7 椎体目标 RCS 计算结果示意图对比图 3.7 中（a）和（b）FEKO 和本章算法所得的结果，椎体目标的 RCS 随方向角 的变化趋势是一致的，且 RCS 达到峰值时的入射方向角相同，两种方法计算出的椎体目标 RCS 结果基本一致，由于目标散射中存在绕射和多次反射现象，在某些角度本章算法得出的 RCS 和软件计算出的结果存在一定误差，但并不影响结论，证明本章算法基本是正确的。3.4 等离子体包覆目标雷达回波仿真雷达发射信号为线性调频信号时，信号可以表示为[54] 2
【参考文献】：
期刊论文
[1]临近空间高超声速目标电磁散射特性分析[J]. 王李波,马春娥. 电子世界. 2018(05)
[2]“再入”飞行器等离子体鞘套的电磁传播特性仿真[J]. 张丽华,马晓东,彭雪丽. 电子科技. 2017(01)
[3]磁化等离子体包覆下微带天线的辐射特性分析[J]. 郝汀,张磊. 舰船电子对抗. 2015(06)
[4]再入段等离子体对弹头RCS的影响研究[J]. 周超,张小宽,张晨新,吴国成. 现代雷达. 2014(03)
[5]等离子体鞘套对飞行器再入过程信号传播特性的影响分析[J]. 袁忠才. 航天器环境工程. 2014(01)
[6]改进Z-FDTD方法分析等离子体的电磁散射[J]. 刘建晓,苏明敏,游雄,李爱萍,杨宏伟. 科学技术与工程. 2013(15)
[7]太赫兹雷达反等离子体隐身研究[J]. 杨玉明,王红,谭贤四,陈辉. 雷达科学与技术. 2012(05)
[8]降低电磁波在再入等离子体中衰减的仿真分析[J]. 李伟,邱景辉,索莹,邓维波. 宇航学报. 2010(03)
[9]无线电波在再入等离子体中传输的衰减模型及仿真验证[J]. 钟育民,谌明,卢满宏,李艳华. 遥测遥控. 2010(02)
[10]近空间飞行器研究发展现状及关键技术问题[J]. 崔尔杰. 力学进展. 2009(06)
博士论文
[1]飞行器等离子体鞘套对电磁波传输特性的影响研究[D]. 郑灵.电子科技大学 2013
[2]电磁波在空间等离子体中传输与散射若干问题研究[D]. 李江挺.西安电子科技大学 2012
[3]等离子体覆盖目标的电磁特性及其在隐身技术中的应用[D]. 刘少斌.国防科学技术大学 2004
硕士论文
[1]电磁波在等离子体鞘套中传播的非线性效应研究[D]. 徐超奇.西安电子科技大学 2015
[2]基于SAR成像的三维电磁散射特性反演方法的研究[D]. 陈明领.电子科技大学 2014
[3]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
[4]等离子体包覆下典型目标电磁散射特性研究[D]. 张宝贤.西安电子科技大学 2013
[5]等离子体鞘套包覆目标电磁散射特性研究[D]. 仲维伟.西安电子科技大学 2012
[6]等离子体电磁特性研究及应用[D]. 檀雷.南京理工大学 2010
[7]等离子体鞘套隐身特性研究[D]. 罗琦.南京航空航天大学 2010
[8]导弹雷达舱等离子体隐身原理研究[D]. 朱冰.西北工业大学 2006
本文编号：2902439
【文章来源】：西安电子科技大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：96 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
美国X-51、HTV、X37B高超声速飞行器计划
2图1.1 美国 X-51、HTV、X37B 高超声速飞行器计划图1.2 俄罗斯“鹰”计划和德国 SHEFEX 计划在飞行器再入大气层的过程中，其表面和周围空间中会产生一层结构非常复杂的等离子体鞘套，鞘套的存在会对入射其中的电磁波产生严重的影响，不仅制约了高超声速飞行器的发展，也使得对再入段雷达目标的探测和识别变得非常困难。其一，不同参数的鞘套层对入射电磁波有着不同程度的吸收、折射、反射影响，使得电磁波功率衰减，严重时造成信号中断，即所谓的“黑障”问题[9][10]。其二，再入目标被鞘套包覆时，其空间电磁散射特性和目标本身的散射特性有着很大的不同，对高超声速飞行器的雷达探测和识别造成困难
（a）椎体目标模型 （b）坐标系角度示意图图3.6 计算 RCS 的目标模型和坐标角度示意图分别用电磁计算软件 FEKO 和本章上述的 PO 算法计算该目标的 RCS，其结果如下图 3.7（a）和图 3.7（b）所示。（a）FEKO 计算出的 RCS 示意图 （b）本章方法计算出的 RCS 示意图图3.7 椎体目标 RCS 计算结果示意图对比图 3.7 中（a）和（b）FEKO 和本章算法所得的结果，椎体目标的 RCS 随方向角 的变化趋势是一致的，且 RCS 达到峰值时的入射方向角相同，两种方法计算出的椎体目标 RCS 结果基本一致，由于目标散射中存在绕射和多次反射现象，在某些角度本章算法得出的 RCS 和软件计算出的结果存在一定误差，但并不影响结论，证明本章算法基本是正确的。3.4 等离子体包覆目标雷达回波仿真雷达发射信号为线性调频信号时，信号可以表示为[54] 2
【参考文献】：
期刊论文
[1]临近空间高超声速目标电磁散射特性分析[J]. 王李波,马春娥. 电子世界. 2018(05)
[2]“再入”飞行器等离子体鞘套的电磁传播特性仿真[J]. 张丽华,马晓东,彭雪丽. 电子科技. 2017(01)
[3]磁化等离子体包覆下微带天线的辐射特性分析[J]. 郝汀,张磊. 舰船电子对抗. 2015(06)
[4]再入段等离子体对弹头RCS的影响研究[J]. 周超,张小宽,张晨新,吴国成. 现代雷达. 2014(03)
[5]等离子体鞘套对飞行器再入过程信号传播特性的影响分析[J]. 袁忠才. 航天器环境工程. 2014(01)
[6]改进Z-FDTD方法分析等离子体的电磁散射[J]. 刘建晓,苏明敏,游雄,李爱萍,杨宏伟. 科学技术与工程. 2013(15)
[7]太赫兹雷达反等离子体隐身研究[J]. 杨玉明,王红,谭贤四,陈辉. 雷达科学与技术. 2012(05)
[8]降低电磁波在再入等离子体中衰减的仿真分析[J]. 李伟,邱景辉,索莹,邓维波. 宇航学报. 2010(03)
[9]无线电波在再入等离子体中传输的衰减模型及仿真验证[J]. 钟育民,谌明,卢满宏,李艳华. 遥测遥控. 2010(02)
[10]近空间飞行器研究发展现状及关键技术问题[J]. 崔尔杰. 力学进展. 2009(06)
博士论文
[1]飞行器等离子体鞘套对电磁波传输特性的影响研究[D]. 郑灵.电子科技大学 2013
[2]电磁波在空间等离子体中传输与散射若干问题研究[D]. 李江挺.西安电子科技大学 2012
[3]等离子体覆盖目标的电磁特性及其在隐身技术中的应用[D]. 刘少斌.国防科学技术大学 2004
硕士论文
[1]电磁波在等离子体鞘套中传播的非线性效应研究[D]. 徐超奇.西安电子科技大学 2015
[2]基于SAR成像的三维电磁散射特性反演方法的研究[D]. 陈明领.电子科技大学 2014
[3]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
[4]等离子体包覆下典型目标电磁散射特性研究[D]. 张宝贤.西安电子科技大学 2013
[5]等离子体鞘套包覆目标电磁散射特性研究[D]. 仲维伟.西安电子科技大学 2012
[6]等离子体电磁特性研究及应用[D]. 檀雷.南京理工大学 2010
[7]等离子体鞘套隐身特性研究[D]. 罗琦.南京航空航天大学 2010
[8]导弹雷达舱等离子体隐身原理研究[D]. 朱冰.西北工业大学 2006
本文编号：2902439
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