基于HMM方法的等离子鞘中电波传播特性研究

发布时间：2024-03-02 19:41

　　再入飞行器进入大气层时,会与大气发生剧烈摩擦,从而在飞行器表面形成等离子鞘套。等离子鞘套对电磁波造成衰减与散射,使再入飞行器与地面之间的通信功能受到影响,甚至造成信号中断,形成“黑障”效应。研究电磁波在等离子鞘套中的传播特性,对缓解“黑障”问题具有重要意义。本文采用混合矩阵法(Hybrid Matrix Method,HMM)分别对等离子鞘套中稳态电子密度和随机电子密度下电磁波的传播特性进行分析。论文研究内容如下:1.基于等离子鞘套分层模型,结合Maxwell方程和等离子体的流体力学方程推导出任意磁场下的等离子体介电常数张量ε和耦合矩阵C。给出了混合矩阵(Hybrid Matrix,H矩阵)定义及单层H矩阵和级联H矩阵的计算方法。2.由斯涅耳定律和H矩阵推导出电磁波在分层等离子鞘套中传播的反射系数和透射系数,分别分析了外加磁场与电磁波方向同向、垂直和存在夹角三种情况下电磁波在等离子鞘套中的传播特性。结果表明,外加磁场可以提高GPS信号右旋圆极化波(Right-hand Circularly Polarized Wave,简称RCP波)的透射能力,随着外加磁场的增加,透射系数的阻带逐渐向...

【文章页数】：68 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1.绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 电磁波在等离子体中传播的国内外进展
        1.2.2 磁化等离子体中电磁波传播的国内外进展
        1.2.3 随机电子密度下电磁波在等离子体中传播的国内外进展
    1.3 本论文主要研究内容及安排
2 HMM方法简介
    2.1 HMM方法定义
        2.1.1 耦合矩阵C
        2.1.2 H矩阵定义
    2.2 磁化状态下介电常数张量
        2.2.1 任意外加磁场方向下的介电常数张量
        2.2.2 外加磁场与电磁波传播方向同向介电常数张量形式
        2.2.3 外加磁场与电磁波传播方向存在夹角介电常数张量形式
    2.3 本章小结
3 稳态电子密度下电磁波传播特性分析
    3.1 外加磁场方向与电磁波传播方向同向
        3.1.1 右旋圆极化波透射特性分析
        3.1.2 右旋圆极化波极化特性分析
    3.2 外加磁场方向与电磁波传播方向垂直
        3.2.1 水平极化波反射特性分析
        3.2.2 水平极化波透射特性分析
    3.3 外加磁场方向与电磁波传播方向存在夹角
        3.3.1 右旋圆极化波反射特性分析
        3.3.2 右旋圆极化波透射特性分析
        3.3.3 右旋圆极化波极化特性分析
    3.4 本章小结
4 随机电子密度下电磁波传播特性分析
    4.1 非磁化状态下电子密度随机变化对电磁波传播影响
        4.1.1 不同电子密度相对变化幅度对透射系数幅度的影响
        4.1.2 不同电子密度相对变化幅度对透射系数相位的影响
    4.2 磁化状态下电子密度随机变化对电磁波传播影响
        4.2.1 不同电子密度相对变化幅度对透射系数幅度的影响
        4.2.2 不同电子密度相对变化幅度对透射系数相位的影响
    4.3 本章小结
5 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
致谢
参考文献
附录
攻读硕士学位期间主要研究成果



本文编号：3917298