等离子体中电波传播的三波非线性效应

利用等离子体非线性效应的三波法是解决黑障问题的一种可能的解决方案。从三波非线性理论出发,详细介绍了转化效率的计算方法,进而对不同等离子体电子密度模型下的非线性效应进行分析。数值仿真结果表明：存在一个最优的信号入射角度,当信号以该角度入射时转化效率最大;等离子体厚度会对最佳入射角产生一定影响,当厚度减小时,最佳入射角变大;等离子体电子密度变化范围、厚度、入射波及泵源参数都相同时,共振点处电子密度导数值越大,非线性效应越强。     

再入等离子鞘套对测控信号传输的影响

高超声速飞行器再入大气层时,会在飞行器周围产生一层等离子鞘套,对测控信号的传输产生严重的影响。为分析等离子鞘套对测控信号的影响,提出了一种非均匀等离子鞘套自适应分层模型,并仿真计算了电磁波在RAM-C典型再入等离子鞘套中的透射衰减情况,进而得出各频段测控信号进出"黑障"的高度。经与NASA报告中实测数据进行对比,"黑障"高度吻合得很好。在实际型号试验中的应用也证明了该方法的有效性。结果表明,该方法可以较好地模拟测控信号在再入等离子鞘套中的传播情况,将来可用于对"黑障"现象的进一步研究。     

太赫兹技术在空间领域应用的探讨

太赫兹频段介于红外光波与毫米波之间,是电磁波谱中的重要频段。太赫兹技术已在空间领域展示出良好的应用前景。通过空间太赫兹频段观测可以获得丰富的气象信息、大气信息和深空科学信息。基于太赫兹链路的高频段通信有望突破等离子体黑障的限制,实现无中断的测控通信;高速率小型化的太赫兹通信终端是实现卫星网络的理想选择。太赫兹雷达在航天器自身防御及空间弹道目标预警领域将显示出独特的优势与价值。     

基于巴克码的飞行遥测系统采编器设计

针对飞行器处于黑障区时造成的遥测信息短时中断,产生数据丢帧以及误码率高的问题,提出了一种基于巴克码的多路数模混合编码器设计方法并进行了理论分析,该方法采用巴克码组对采集的多路数字信号和模拟信号进行混合编帧,可以在接收端对数据进行有效分离,此外,还可以利用巴克码将信号中的窄带干扰成分近似白化,减小了由多路产生的频偏。采用FPGA进行了设计,并利用Matlab解码以检测遥测数据的具体丢帧和误码率情况。经数值模拟和试验测试结果表明,该采编器对采集的多路模拟数据信号进行了有效编帧,达到了预期的设计要求,提高了数据的纠错能力和识别力,减小了误码率,得到了和理论分析的一致的结果。     

空天飞机的测控通信技术

详细描述了“黑障”产生的原因、对电波传播的影响、等离子体电特性参数;作为一次练习。估算了测控通信系统的工作频率、电波穿过“黑障”区的衰减常数;讨论了空天飞机测控通信体制、主要的系统功能和关键技术。     

太赫兹波在磁化等离子体中传输特性

建立了电磁波穿过磁化等离子体鞘套的一维模型,并采用数值分析方法对太赫兹（THz）电磁波在磁化等离子体鞘套中传播时的反射率、透射率和衰减值进行了计算仿真,分析了磁化条件下磁场强度、太赫兹波频率、等离子体鞘套厚度、等离子体碰撞频率和等离子体密度对太赫兹波在磁化等离子体鞘套中传播特性的影响。仿真结果表明：排除衰减波峰对应的频率范围,外加磁场有效降低了太赫兹波传输的衰减,在固定磁场强度下,衰减波峰两侧的衰减值均达到了5 dB以下,有效地解决了通信黑障问题。     

Transmission Properties of Radar Wave through Reentry Plasma Sheath

In this paper,by taking into account the coupling of the ionization of ablation gas and atmosphere,an electrons density distribution model is built. Using this model,the transmission properties of different polarization radar wave through sheath are evaluated on the basis of the transmission matrix theory. Then,we discuss the effects of the electrons density,the added magnetic field,and the radar wave frequency on the transmission properties. As a result of this investigation,greater transmission power could be gained in order to efficiently shorten communication blackout,by reducing the electrons density or choosing proper added magnetic field and the frequency of the radar wave according to the different polarization form of the radar wave.     

太赫兹波斜入射到磁化等离子体的数值研究

针对“黑障”问题,借助于电磁波斜入射到磁化等离子体的传输模型,研究了太赫兹(THz)波在磁化、均匀等离子体中的传输特性,分析了太赫兹波在磁化等离子体中传播的反射、透射以及衰减。仿真结果表明,等离子体碰撞频率、电子密度、入射角度以及磁场强度,对衰减产生不同的影响。单纯的增加碰撞频率,衰减值呈现出先增大后减小的变化趋势;电子密度的增加,与衰减峰值的大小有关;外加磁场加入,衰减值降低。通过调节外加恒定磁场,可以有效地解决“黑障”问题。     

外加电磁窗减缓再入飞行器的通信中断

为解决再入过程中的黑障问题,在前期磁窗天线增强等离子体透波特性研究基础上,开展了外加电磁窗影响研究,磁体为钕铁硼,外加电压为100 V。利用不同飞行高度下的流场数据,对不加电磁场、外加磁场和外加正交电场与磁场影响下的流场进行数值模拟,对比不同参数设置下天线窗口处的电子密度和电磁波衰减常数,分析了再入飞行器的飞行高度、天线窗位置、电磁波频率、电子密度和碰撞频率等参数对电磁窗天线性能的影响。从分析结果可以看出,外加正交电场与磁场对于减缓再入过程中黑障的效果优于仅外加磁场,通过合理选择电磁窗的工作状态和参数可以改变等离子体的分布特性和介电参数,能够有效地增强电磁波在等离子体鞘套中的传输,为解决和减缓通信中断问题提供了一种可能的途径。