电磁波在大气层人造等离子体中的衰减特性

利用洛沦兹模型来研究大气层人造非均匀等离子体的电磁响应特性,讨论了电磁波频率、等离子体密度及电子碰撞频率对电磁波衰减特性的影响.结果表明,电磁波在长波长区域及等离子体密度大时,其能量衰减越快.当等离子体密度高时,电子温度越低,大气层高度越高,电磁波的能量衰减越快. 关键词： 电磁波 大气等离子体 能量衰减     

电磁波在等离子体中的非线性吸收衰减

研究平面电磁波在等离子体中的非线性吸收衰减.首先应用电磁波在等离子体中传播的极化理论得到非线性介电函数,进而求出了考虑非线性情况下的波矢.采用垂直入射具有金属衬底的均匀等离子体模型,对不同入射频率的电磁波的衰减以及总出入射功率比进行了数值模拟.与只考虑线性情况的结果作了比较,结果显示非线性项在研究过程中所起的作用是不可忽视的.     

电磁波在径向非均匀球对称等离子体中的衰减

提出了一种计算任意入射角的电磁波在径向非均匀球对称等离子体中的传播和吸收的模型.在此模型中，把非均匀等离子体球分成若干个同心等离子体球壳，并且假定每一个同心壳层内等离子体密度均匀分布.采用几何光学近似方法，考虑相位系数和衰减系数的矢量性，分别研究了几种典型的非均匀密度分布形式的等离子体在不同碰撞频率、中心等离子体密度和电磁波入射角条件下对入射电磁波的传播和衰减特性，获得了一些有意义的结果. 关键词： 电磁波 碰撞频率 等离子体球 能量衰减     

非均匀等离子体对平面电磁波的衰减

利用荧光灯排列形成非均匀等离子体层（面积约60 cm×52 cm,消耗功率约400 W）,研究了其对1～8 GHz E波（电矢量方向平行于灯轴方向的入射波）的反射和透射的影响。结果表明,该等离子体对1～4 GHz的E波具有强吸收和弱反射的特性,单程衰减最高可达8 dB。利用2维分段线性电流密度递归卷积时域有限差分计算式,模拟了E波传播及其在非均匀等离子体内推进的瞬态过程,计算了等离子体对电磁波的反射和透射衰减,并与实验结果拟合,得到等离子体电子数密度峰值约9.72×1016 m-3-3,电子与中性粒子碰撞频率约4 GHz。     

非均匀等离子体对平面电磁波的衰减

利用荧光灯排列形成非均匀等离子体层(面积约60cm×52cm,消耗功率约400W),研究了其对1～8GHzE波(电矢量方向平行于灯轴方向的入射波)的反射和透射的影响。结果表明,该等离子体对1～4GHz的E波具有强吸收和弱反射的特性,单程衰减最高可达8dB。利用2维分段线性电流密度递归卷积时域有限差分计算式,模拟了E波传播及其在非均匀等离子体内推进的瞬态过程,计算了等离子体对电磁波的反射和透射衰减,并与实验结果拟合,得到等离子体电子数密度峰值约9.72×1016m-3,电子与中性粒子碰撞频率约4GHz。     

电推力器等离子体喷流对航天器通讯电磁波信号衰减效应

采用时域有限差分法计算了不同特性电推力器等离子体喷流对不同频率通讯电磁波的衰减系数,采用空间透射波法进行了微波等离子体推力器喷流对C波段电磁波衰减的地面测试实验。理论计算和实验诊断结果表明：电推力器等离子体喷流对电磁波的衰减系数随着电磁波频率的升高逐渐减小,随着喷流等离子体频率的升高近似线性增大,随着喷流等离子体碰撞频率的增大呈先增大后减小的趋势;当喷流中等离子体数密度为0.9×1016~1.8×1016 m-3时,C波段电磁波的衰减系数为1.5~6.0 dB,电推力器等离子体喷流对通讯信号的衰减效应不可忽略。     

电推力器等离子体喷流对航天器通讯电磁波信号衰减效应

采用时域有限差分法计算了不同特性电推力器等离子体喷流对不同频率通讯电磁波的衰减系数,采用空间透射波法进行了微波等离子体推力器喷流对C波段电磁波衰减的地面测试实验。理论计算和实验诊断结果表明:电推力器等离子体喷流对电磁波的衰减系数随着电磁波频率的升高逐渐减小,随着喷流等离子体频率的升高近似线性增大,随着喷流等离子体碰撞频率的增大呈先增大后减小的趋势;当喷流中等离子体数密度为0.9×1016~1.8×1016m-3时,C波段电磁波的衰减系数为1.5~6.0 dB,电推力器等离子体喷流对通讯信号的衰减效应不可忽略。     

真空中不同极化电磁波在微波等离子体喷流中的衰减特性实验研究

在真空环境中，利用空间反射电磁波测量装置，开展微波等离子体喷流对垂直和水平极化电磁波衰减的实验研究，分析不同极化电磁波在等离子体中衰减的影响因素.实验结果表明：以氩气为工质，真空室中微波等离子体喷流对垂直和水平极化电磁波具有显著的吸收效应.发生器流量、功率以及实验真空度对垂直极化电磁波在等离子体中的衰减影响明显.真空度和发生器功率对水平极化电磁波没有显著影响. 关键词： 等离子体中的电磁波 等离子体基本性质 电磁波     

电磁波在非磁化等离子体中衰减效应的实验研究

针对等离子体隐身技术在航空航天领域的良好应用前景, 开展垂直入射到具有金属衬底的非磁化等离子体中电磁波衰减特性的理论与实验研究. 利用WKB方法对电磁波衰减随等离子体参数的变化规律进行了理论分析. 利用射频电感耦合放电方式产生稳定的大面积等离子体层, 搭建了等离子体反射率弓形测试系统, 进行了电磁波在非磁化等离子体中衰减效应的实验研究. 利用微波相位法和光谱诊断法, 得到不同放电功率下的等离子体电子密度, 其范围为8.17×10⁹–7.61× 10¹⁰ cm^-3. 本实验获得的等离子体可以使2.7 GHz 和10.1 GHz电磁波分别得到一定的衰减, 且电磁波衰减的理论与实验结果符合较好. 结果表明, 提高等离子体电子密度和覆盖均匀性有利于增强等离子体对电磁波的衰减效果.     

实心砖墙对电磁波的衰减特性

应用模式传输线理论分析了多层周期介质实心砖墙对电磁波的衰减特性。计算得到了电磁波穿透实心砖墙的透射反射系数与入射角和频率的关系曲线,数值计算的结果与软件仿真的结果符合较好。利用电磁波测量系统测量得到了实心砖墙对电磁波衰减随频率（2~8 GHz）的变化关系。综合考虑数值计算和实验测量的结果,得到频率为2~8 GHz时,实心砖墙对电磁波的衰减为15~25 dB。     

电磁波穿透墙体的衰减特性

 应用平面电磁波理论和菲涅耳公式分析了电磁波穿透不同介质的衰减特性,对不同的极化方式、入射角、介电常数、电导率、损耗角正切和频率下,电磁波在介质间的透射性能及介质中的传输衰减特性进行了分析,对常见的普通混凝土墙、37砖墙、24砖墙、石膏空心板、水泥泡沫板、木板和玻璃与频率的衰减特性进行了数值仿真,比较了新砌混凝土墙、实心粘土砖墙和多孔粘土砖墙的损耗特点,将仿真结果与实际测量及参考文献测量结果进行了比较,结果表明仿真的墙体频率衰减趋势与实际测量结果一致,衰减数值接近并略低于实测结果。     

电磁波穿透墙体的衰减特性

应用平面电磁波理论和菲涅耳公式分析了电磁波穿透不同介质的衰减特性,对不同的极化方式、入射角、介电常数、电导率、损耗角正切和频率下,电磁波在介质间的透射性能及介质中的传输衰减特性进行了分析,对常见的普通混凝土墙、37砖墙、24砖墙、石膏空心板、水泥泡沫板、木板和玻璃与频率的衰减特性进行了数值仿真,比较了新砌混凝土墙、实心粘土砖墙和多孔粘土砖墙的损耗特点,将仿真结果与实际测量及参考文献测量结果进行了比较,结果表明仿真的墙体频率衰减趋势与实际测量结果一致,衰减数值接近并略低于实测结果。     

Spatial variation behaviors of argon inductively coupled plasma during discharge mode transition

A Langmuir probe and an ICCD are employed to study the discharge mode transition in Ar inductively coupled plasma. Electron density and plasma emission intensity are measured during the E (capacitive discharge) to H (inductive discharge) mode transitions at different pressures. It is found that plasma exists with a low electron density and a weak emission intensity in the E mode, while it has a high electron density and a strong emission intensity in the H mode. Meanwhile, the plasma emission intensity spatial (2D image) profile is symmetrical in the H mode, but the 2D image is an asymmetric profile in the E mode. Moreover, the electron density and emission intensity jump up discontinuously at high pressure, but increase almost continuously at the E to H mode transition under low pressure.     

S—Ka频段电磁波在等离子体中传输特性的实验研究

在感应耦合等离子体风洞上开展了等离子体中电磁波传输特性实验研究,获得了不同频率电磁波在等离子体中的传输衰减.通过微波诊断技术,获得了等离子体射流的电子数密度和碰撞频率.通过矢量网络分析仪和标准增益天线组成的电磁波传输特性测试系统,获得了电磁波经过等离子体之后的衰减,研究了电子数密度范围7.0×10~(10)-1.0×10~(13)cm~(-3)、等离子体碰撞频率在109 Hz量级的等离子体对2.6—40 GHz不同频率电磁波传输特性的影响,分析了经典传输理论和薄层理论预测结果与实验结果的差异.该实验工作为等离子体中电磁波传输特性的理论研究和数值仿真提供了基础数据.     

不均匀等离子体中电磁波与Langmuir波的相互作用

通过理论研究与数值计算,不均匀等离子体中Langmuir波与电磁波的相互作用及其线性模式转换规律得到了充分的展示.导出了不均匀等离子体中的电磁色散关系,研究了入射电磁波或Langmuir波在通过不均匀等离子体的过程中发生转换的物理过程,以及波的传播矢量随空间坐标变化的关系,并对电磁波与Langmuir波相互作用的机理进行了讨论.研究结果对密度梯度所驱动的等离子体波产生电磁辐射的研究具有重要意义. 关键词： 电磁波 Langmuir波 不均匀等离子体 线性模式转换