弱电离尘埃等离子体环境下天线辐射特性研究

研究了弱电离尘埃等离子体环境下天线的辐射特性.通过仿真实验得到了半波偶极子天线与双频微带天线的回波损耗、EH面增益方向图、三维辐射方向图.结果表明,在弱电离尘埃等离子体环境下,两款天线的谐振频率会产生偏移,其偏移量与环境温度有关,且带宽也会相应地发生变化.因此,在建立通信系统时,除了要考虑尘埃等离子体的电波衰减影响,天线的回波损耗及谐振点的变化也是需要考虑的因素.     

弱电离尘埃等离子体的介电张量研究

忽略磁场作用,通过求解含BGK碰撞项的Boltzmann方程和尘埃粒子充电方程导出了弱电离尘埃等离子体介电张量的表达式.证明了“冷”尘埃等离子体的纵向介电张量系数与横向介电张量系数相等.完善了弱电离尘埃等离子体电磁特性的理论模型. 关键词： 弱电离尘埃等离子体 Boltzmann方程 充电方程 介电张量     

双麦克斯韦分布尘埃等离子体中尘埃粒子的充电研究

根据充电方程和电荷守恒条件,导出了双麦克斯韦分布的弱电离尘埃等离子体充电频率(电荷弛豫速率),给出了充电电流的计算公式. 对结果分析表明,定向运动速度大小对充电电流和充电频率有一定的影响,充电频率随着定向速度增加而减小,当定向速度远远小于电子的热速度时,充电频率与文献给出的表达式一致. 关键词： 尘埃等离子体 双麦克斯韦分布 充电频率     

基于动力论的尘埃等离子体充电方程研究

尘埃等离子体与一般等离子体最大的不同源于尘埃粒子的充电问题,尘埃粒子充电方程是描述尘埃等离子体充放过程的基本方程,充电频率(电荷驰豫速率)是描述这一物理过程的基本物理量。在研究尘埃等离子体微波散射、尘埃等离子体介电张量及尘埃等离子体中各种纵波问题时,不同的文献引入了不同的充电频率表达式。在动力论基础上研究了尘埃粒子的充电问题,用动力论方法推导了尘埃粒子充电方程,给出了充电频率表达式。对两种不同形式的充电频率表达式做了分析,阐明它们是不同近似条件下给出的结果。     

瞬变等离子体中电磁波频率漂移特性研究

推导一维瞬变磁化等离子体的时域有限差分(FDTD)递推式,并以一维金属谐振腔作为计算模型,分析了瞬变等离子体中电磁波频率漂移特性。从理论分析出发,得到了一维瞬变等离子体对电磁波作用的解析解。通过选取相同的模型和参数,将FDTD数值解与解析解进行对比, 验证了所用FDTD方法的准确性,在此基础上研究了瞬变等离子体中电磁波的频率漂移规律。     

环境压强对固体火箭喷焰电导率的影响

环境压强的变化会引起火箭喷焰中电子浓度、电子与分子的碰撞频率以及尘埃粒子充电频率发生变化,喷焰尘埃等离子体的电导率将因此发生变化.基于尘埃等离子体理论,研究了环境压强对火箭喷焰2000K温度区电导率的影响.研究表明,在某个特定的高度,对于一个特定的微波频率,火箭喷焰存在最大的电导率,这意味着随着高度的升高,火箭喷焰对微波可能存在一个衰减非常严重的区域,这一结论与实验观测到的现象是吻合的.     

对两种弱电离尘埃等离子体特征参量的定量估计

对火箭喷焰和地球极区中层大气尘埃等离子体的特征参量做了定量估计和分析.研究表明,两种尘埃等离子体中分子的浓度远大于电子和离子的浓度,电子、离子与分子的碰撞频率大于相应带电粒子的等离子体频率,其尘埃粒子之间的库仑耦合参数远小于1,因而它们均为弱电离、弱耦合的尘埃等离子体.火箭喷焰中的尘埃粒子间距大于其德拜半径,而极区中层大气中的尘埃粒子间距远小于其德拜半径.这意味着火箭喷焰中的尘埃粒子是孤立的,而极区中层大气中的尘埃粒子是非孤立的.     

弱电离尘埃等离子体层反射与透射的SO-FDTD方法分析

将弱电离尘埃等离子体复介电常数表示以jω 为自变量的分式多项式形式, 利用移位算子时域有限差分(SO-FDTD)方法, 给出了弱电离尘埃等离子体频域本构关系的时域形式. 推导了弱电离尘埃等离子体电磁特性的时域递推关系式. 用SO-FDTD方法计算了弱电离尘埃等离子体层的反射和透射系数, 分析了尘埃粒子浓度和尘埃粒子半径的变化对反射系数和透射系数的影响. 结果表明: 有尘埃粒子时的反射系数比没有尘埃粒子时反射系数小, 而透射系数要比没有尘埃粒子时的透射系数大; 当尘埃粒子浓度或尘埃粒子半径增大时, 其反射系数均减小.     

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根据尘埃等离子体理论,考虑到尘埃粒子的充放电过程,研究了尘埃冰晶粒子吞噬效应对极区中层电子浓度分层结构及电导率和介电常数的影响。结果表明,尘埃冰晶粒子的吞噬效应造成了极区中层80~90km高度范围内电子浓度的分层结构,并进而导致这一区域尘埃等离子体电导率、介电常数沿高度出现明显的分层,为解释和研究极区中层夏季回波现象提供参考。     

基于尘埃等离子体理论的极区中层分层结构研究

根据尘埃等离子体理论,考虑到尘埃粒子的充放电过程,研究了尘埃冰晶粒子吞噬效应对极区中层电子浓度分层结构及电导率和介电常数的影响。结果表明,尘埃冰晶粒子的吞噬效应造成了极区中层80~90km 高度范围内电子浓度的分层结构,并进而导致这一区域尘埃等离子体电导率、介电常数沿高度出现明显的分层,为解释和研究极区中层夏季回波现象提供参考。