电磁波在非均匀磁化的等离子体鞘套中传输特性研究.pdf

该文主要探讨的是电磁波在非均匀磁化的等离子体鞘套中传输特性的研究，这一主题对于理解和改进超高速飞行器（如10马赫以上）的通信技术至关重要。等离子体鞘套是由飞行器高速穿越大气层时，因空气摩擦产生的高温导致空气分子电离形成的，它会显著衰减通信电磁波，甚至导致通信中断，即所谓的“黑障效应”。 研究中采用了流场模拟软件来模拟RAM-II飞行器表面的等离子体鞘套分布，并选取了四个不同飞行高度和状态的数据。接着，利用Z变换的有限差分时间域（FDTD）方法计算了电磁波在这些不同高度等离子体鞘套中的功率反射系数和透射系数。这种方法允许研究人员分析电磁波如何穿过鞘套并理解其能量损失。 文章还涉及了磁场强度对等离子体鞘套的影响。考虑到磁场可以改变等离子体的行为，研究人员对四个高度下的鞘套进行了非均匀磁化处理。左旋和右旋极化波在磁化等离子体中的传播特性不同，这是由于它们在磁场中的行为差异。通过比较磁化和非磁化情况下这两种极化波的传输特性，研究者能够为飞行器导航通信系统的磁窗天线设计提供指导。 文章引用了国内外的先前研究，包括俄罗斯学者Petrin的工作，他研究了右旋极化波在非均匀磁化等离子体中的回旋共振吸收现象。国内学者也进行了相关研究，如郑灵等人通过实验观察到电磁波频率增加可以有效缓解黑障问题，而杨敏等人则研究了时变等离子体对通信信号的影响。 此外，刘少斌等人的工作关注了磁化等离子体的FDTD算法，尽管他们的假设是均匀的磁场和等离子体，但该文更进一步，考虑了实际中不均匀的分布情况。杨利霞等人研究了导体表面磁化均匀等离子体的电磁散射特性，以及等离子体时变性对散射的影响。 2008年，密歇根大学和华盛顿大学的研究者利用商业软件研究了非均匀磁场下电磁波的传播，这与本文的研究方向相呼应。 这篇论文提供了深入理解等离子体鞘套对电磁波传输影响的关键信息，特别是磁化对这种效应的调控作用，对于提升超高速飞行器通信性能的技术开发具有重要参考价值。研究结果可以用于优化飞行器的通信系统设计，以克服由等离子体鞘套引起的通信障碍。