基于人工介质结构的等离子体电磁传输特性研究

发布时间：2021-07-31 00:44

　　本文从两个不同角度出发,利用人工介质结构研究电磁波在等离子体中的传输特性,详细阐述了基于人工介质结构的磁窗天线与周期性等离子体柱状人工介质结构的工作原理以及技术优势。文章首先介绍了人类对开发太空资源的迫切需求以及在此过程中面临的飞行器在再入阶段出现的黑障（无线电中断）问题。概括了面对此问题国内外研究机构、科研人员提出的解决方案以及采取的技术手段。分析了现有方案和技术手段的局限性以及存在的问题,导出课题研究的必要性及意义。根据飞行器在再入阶段出现的黑障问题对等离子体及其与电磁波的互作用机理进行研究。将等离子体介质化,建立理论模型。通过模型分析了电磁波在等离子体中的传输特性,提出了电磁波在其中的传输条件,得出了外加磁场以及入射电磁波频率对电磁波在等离子体中传播的影响。合理的解释了飞行器在再入阶段出现的通信中断问题。然后,通过对人工介质结构以及磁窗天线基本原理的分析,提出将人工介质结构用于磁窗天线的设计。设计过程中为满足飞行器对天线提出的一系列特殊要求采用了微带天线,通过开槽开缝以及短路加载等技术手段实现天线小型化。设计人工介质结构,使其谐振频率略大于天线的工作频率,从而可使得人工介质结构材... 

【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外现状
        1.2.1 等离子体黑障机理研究发展与现状
        1.2.2 人工介质结构研究发展与现状
    1.3 本文主要内容及结构安排
第二章 等离子体及其与电磁波互作用机理
    2.1 等离子体理论基础
        2.1.1 等离子体的存在与产生
        2.1.2 等离子体的电磁模型
    2.2 等离子体与电磁波的互作用机理
        2.2.1 电磁波在等离子体中的传播
        2.2.2 电磁波在磁化等离子体中的传播
    2.3 本章小结
第三章 人工介质结构应用于磁窗天线设计
    3.1 人工介质结构基本理论
        3.1.1 人工介质结构的频率特性
        3.1.2 人工介质结构的阻抗特性
    3.2 磁窗天线基本理论
    3.3 基于人工介质结构的磁窗天线设计
        3.3.1 基于人工介质结构微带天线设计
            3.3.1.1 开槽开缝对天线性能影响分析
            3.3.1.2 人工介质结构对天线性能影响分析
        3.3.2 磁窗天线于等离子体中的各项性能
    3.4 实验系统以及与传统微带天线的对比测试
    3.5 本章小结
第四章 等离子体柱状人工介质结构设计
    4.1 设计思路
    4.2 建立数值模型
    4.3 仿真计算
        4.3.1 电磁波在传统等离子体柱内的传播
        4.3.2 周期性等离子体柱状人工介质结构设计
    4.4 工程应用前景
    4.5 本章小结
第五章 结论与展望
    5.1 本论文工作工结
    5.2 工作展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间取得的成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]电磁波在非均匀磁化的等离子体鞘套中传输特性研究[J]. 薄勇,赵青,罗先刚,刘颖,陈禹旭,刘建卫.  物理学报. 2016(03)
[2]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)
[3]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)
[4]毫米波在等离子体中的衰减特性研究[J]. 马春光,赵青,罗先刚,何果,郑灵,刘建卫.  物理学报. 2011(05)
[5]Wentzel-Kramer-Brillouin and finite-difierence time-domain analysis of Terahertz band electromagnetic characteristics of target coated with unmagnetized plasma[J]. Liu Shaobin1,2, Zhou Tao2, Liu Meilin2 & Hong Wei1 1. State Key Lab. of Millimeter Waves Southeast Univ., Nanjing 210096, P. R. China; 2. Coll. of Information Science & Technology, Nanjing Univ. of Aeronautics & Astronautics, Nanjing 210016, P. R. China.  Journal of Systems Engineering and Electronics. 2008(01)
[6]垂直入射电磁波在大气压非平衡等离子体层中的传播特性[J]. 吴彬,林烈,吴承康,张澎,王永庆.  强激光与粒子束. 2005(02)
[7]非磁化等离子体中的电子碰撞频率[J]. 袁忠才,时家明.  核聚变与等离子体物理. 2004(02)
[8]非磁化等离子体密度与目标雷达隐身的关系[J]. 刘少斌,莫锦军,袁乃昌.  电波科学学报. 2003(01)
[9]高阶精度耗散加权紧致非线性格式[J]. 邓小刚.  中国科学（A辑）. 2001(12)
[10]电磁波在非均匀等离子体中的吸收[J]. 王舸,陈银华,陆玮.  核聚变与等离子体物理. 2001(03)

博士论文
[1]圆柱形等离子体与电磁波的相互作用[D]. 张林.北京理工大学 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]ZT-FDTD法分析航天器再入等离子鞘套对通信信号的影响[D]. 杨永常.南京航空航天大学 2010



本文编号：3312428