S—Ka频段电磁波在等离子体中传输特性的实验研究.pdf

《S—Ka频段电磁波在等离子体中传输特性的实验研究》这篇论文主要探讨了电磁波在等离子体环境中的传播特性，特别是在S—Ka频段（2.6至40 GHz）的电磁波传输情况。这项研究由中国空气动力研究与发展中心超高速空气动力研究所的科研团队进行，他们利用感应耦合等离子体风洞作为实验平台，研究了等离子体对电磁波传输的影响。 在实验中，研究人员通过微波诊断技术获取了等离子体射流的电子数密度和碰撞频率。实验结果显示，当电子数密度在7.0 × 10^10至1.0 × 10^11 cm^-3范围内，且等离子体碰撞频率处于100 Hz量级时，不同频率的电磁波在等离子体中传输会受到显著衰减。通过矢量网络分析仪和标准增益天线，他们测量了经过等离子体后的电磁波衰减程度，从而深入理解了等离子体参数对电磁波传输特性的影响。 论文还分析了经典传输理论和薄层理论预测结果与实验数据之间的差异。这些差异可能源于等离子体的非均匀性、碰撞效应以及弱电离状态等因素。实验结果为等离子体中电磁波传输特性的理论研究和数值模拟提供了重要的基础数据，有助于解决高超声速飞行器在“黑障”阶段的通信中断问题。 “黑障”是指高超声速飞行器在大气层中飞行时，由于飞行器头部形成的弓形脱体激波导致的大气离解和电离，形成一个等离子体鞘套，这个鞘套对电磁波有强烈的衰减作用，使得飞行器与地面的通信中断。为了应对这一问题，国内外学者提出了多种解决方案，如磁窗通信、亲电子物质添加、电场和磁场复合驱动等方法。 近年来，中国的研究工作在这一领域取得了显著进展，包括在激波管中的电磁波传输特性实验、等离子体天线的研究、毫米波在等离子体中的衰减特性研究以及等离子体对GPS信号载噪比的影响等。这些研究为理解和改善高超声速飞行器的通信性能提供了重要的理论和技术支持。 《S—Ka频段电磁波在等离子体中传输特性的实验研究》这篇论文揭示了等离子体环境对高频电磁波传播的影响，为解决高超声速飞行器通信难题提供了实验依据，同时也为未来的技术开发和通信技术的优化提供了理论参考。