电磁波在时变磁化等离子体信道中通信性能的实验研究.pdf

《电磁波在时变磁化等离子体信道中通信性能的实验研究》这篇论文主要探讨了电磁波在特定环境下的传播特性和通信性能。研究的焦点集中在时变磁化等离子体信道中，这一环境通常出现在临近空间飞行器以超高声速飞行时产生的等离子鞘套中，导致通信中断的“黑障”现象。 论文通过实际测量5.8 GHz微波在辉光放电等离子体源中的传播，分析了电子密度和碰撞频率随时间的变化规律。这些参数对于理解等离子体对电磁波的影响至关重要，因为它们决定了等离子体的吸收和散射特性。 接着，研究人员构建了一个实验平台，测试了不同通信调制体制（如二进制相移键控(BPSK)）在时变等离子体信道中的性能。实验结果显示，BPSK调制方式在该信道中的误码率最低，表明其对等离子体环境的抗干扰能力相对较强。 进一步，论文引入磁场对L波段(1.5 GHz)的BPSK和S波段(2.5 GHz)的正交相移键控(QPSK)信号进行实验。结果表明，磁场的存在可以改善通信性能，显著降低误码率，从而缓解由等离子体时变性引起的幅度和相位上的寄生调制效应。这为解决“黑障”问题提供了新的思路。 该研究还引用了之前的研究成果，例如2000年Petrin的研究证明磁场可以减小电磁波在等离子体中的衰减，以及Kundrapu和Loverich在2014年提出的等离子体哨声波概念，证实磁场有助于电磁波穿透等离子体鞘层。 论文强调，除了能量衰减外，相位的抖动和变化也是导致通信失败的重要因素。以往的研究表明，当载波频率高于等离子体振荡频率时，尽管信号能够穿透等离子体，但等离子体的时变特性仍然会引起调制效应，导致通信失败。因此，降低这种调制效应对于提高通信质量至关重要。 总而言之，这篇研究通过实验方法揭示了在时变磁化等离子体信道中，磁场对电磁波通信性能的积极影响，为优化通信系统设计提供了理论依据和实验数据。这对于未来临近空间飞行器的通信技术发展，尤其是应对“黑障”挑战具有重要意义。