雷达隐身等离子体参数优化设计

针对等离子体对雷达波的吸收、衰减问题,采用求解波动方程的方法,计算了非均匀等离子体覆盖的金属目标对雷达波的反射。选取非均匀等离子体的最大电子数密度为5×1016~1018m-3,碰撞频率为10-1~103GHz,等离子体厚度为0~0.5 m。研究结果表明:提高等离子体电子数密度能够增强对高频雷达波的隐身效果,但同时需合理提高碰撞频率以保证对低频雷达波的隐身能力;有效增加等离子体厚度,可降低对等离子体源电子数密度的要求几倍甚至数十倍;当等离子体密度梯度较大时,出现非线性衰减,此时增加等离子体的厚度不再改善隐身效果。计算了在不同电子数密度和碰撞频率下,达到10 dB雷达隐身要求所需要的等离子体厚度。结果表明在等离子体电子数密度受限时,通过对等离子体的碰撞频率和厚度的参数优化,可以达到最佳的隐身效果。     

自由电子密度对等离子体隐身的影响

本文研究了不均匀非磁化等离子体片的自由电子密度与目标隐身的关系,给出不同等离子体自由电子密度分布时,对不同频段的雷达电磁波的衰减.研究发现,等离子体的自由电子密度应与雷达频率相关.雷达在高频、甚高频等低频段工作时,等离子体隐身的效果不理想;雷达工作在L、S、C、X等高频频段时,等离子体隐身效果显著.此外,我们发现对不同的雷达频率,等离子体存在一个最佳碰撞频率使入射电磁波衰减最大,该频率接近入射电磁波的频率.     

等离子体对微带电磁波传输的影响

研究了微带线间隙填充均匀等离子体层对电磁波传输的影响. 得到了在大小两种间隙下等离子体频率(密度)、电子碰撞频率、等离子体厚度和宽度等参数与电磁波传输效率的关系. 仿真结果表明,对给定微带间隙,较高频率电磁波将无损或低损通过间隙,而较低频率电磁波被截止. 填充一定密度等离子体后,被截止的低频电磁波可以通过间隙,其传输效率随等离子体密度(频率)增大而增大,随碰撞频率增大而减小,而且间隙等离子体应具有适当的宽度和厚度. 等离子体在高频段产生一个衰减峰,其位置与等离子体频率成正比,但与碰撞频率无关. 利用等离子体可以控制微带线上电磁波的传输.     

斜入射电磁波在大气等离子体层中的衰减

基于WKB近似方法,研究了任意角度入射的电磁波在覆盖金属表面的大气等离子体层中的衰减.讨论了适合等离子体隐身的等离子体密度模型,数值计算了电磁波在大气等离子体层中的衰减与大气等离子体层中的负离子、入射角度以及电子碰撞频率之间的关系,并给出了相关参数的电磁波衰减.     

电磁波在不均匀非磁化等离子体中的吸收

提出了一种新型归一化的Z变换FDTD算法(ZTFDTD).ZTFDTD采用DH模式,根据DE的频变关系式,利用Z变换形成D-E-H-D迭代模式,将这种方法用于电磁波与非磁化等离子体的仿真,通过二维模型分别仿真了在不同等离子体自由电子密度分布,不同电磁波频率和不同等离子体碰撞频率下,不均匀非磁化等离子体对电磁波的吸收衰减.数值结果表明,等离子体隐身在理论上是有效可行的,合理地设置等离子体参数,可以极大地增强等离子体隐身效果.     

波在周期磁化均匀等离子体中的反射

采用分层介质方法处理周期磁化均匀等离子体层,研究了电磁波射向周期磁化等离子体层时电磁波的反射特性,分析了等离子体电子密度,电子碰撞频率以及外加磁场等因素对电磁波反射的影响,得出一定条件下等离子体密度和电子碰撞频率下等离子体对电磁波的反射特性。     

管状封闭式等离子体发生器隐身性能分析

为深入探究封闭式等离子体管在电磁隐身方面的作用和价值,利用数学仿真工具 MATLAB 依据电磁学领域内的准经典方法-WKB（wenzel,kramers,brillouin）法进行数值分析和模拟,系统研究了电磁波垂直入射封闭式等离子体管时,电磁波衰减系数与管内等离子体温度、等离子体密度、等离子体层厚度的关系。结果表明,与传统的开放式等离子体发生器相比,封闭式等离子体发生器参数对等离子体隐身性能有更加显著的作用,存在等离子体层厚度与密度的最佳组合使得电磁衰减达到最优。同时,着重探讨了电磁波入射角度对等离子体隐身性能的影响,发现大角度入射的电磁波在一定的波段范围内,其衰减系数基本维持不变并且有较好的电磁吸收性能,同时存在最优入射角使得电磁衰减达到最大。     

平面电磁波在等离子体中的吸收衰减

研究等离子体在隐身技术中的应用.采用垂直入射线极化平面电磁波斜入射到具有金属衬底的等离子体层的模型,利用W.K.B解,推导出电磁波能量衰减与电磁波频率和等离子体密度的关系式.在此基础上,对不同入射角的电磁波在等离子体密度为均匀分布、线性分布和指数分布情况下传播的能量衰减进行了数值计算.结果表明,电磁波衰减随等离子体密度以及电磁波入射角增加而增加;在3种分布情况下电磁波能量衰减规律是相似的.     

电磁波在冷等离子体中碰撞吸收特点研究

在建立平面分层冷等离子体模型基础上,采用WKB方法求解垂直入射面电磁波动方程,研究了电磁波与等离子体传播碰撞吸收过程中电磁波能量的变化规律。计算表明,电磁波的入射角度显著地影响等离子体对电磁波碰撞吸收衰减;等离子体有效碰撞频率不同,电磁波吸收衰减峰值不同,最大吸收位置所对应的入射波频率也不同。     

改进Z-FDTD方法分析等离子体的电磁散射

采用改进的Z变换方法研究了二维非均匀等离子体的散射特性,分析了TM、TE模式下不均匀等离子体包围金属圆柱的双站雷达散射截面。推导了二维情况下改进Z变换方法的公式。此方法具有推导过程简单,迭代公式简洁,计算精度高等优点,用于分析等离子体等色散介质的散射特性具有一定优势。给出了TM模式下电场分量的Matlab代码。数值结果表明,合适选择等离子体厚度、等离子体频率分布可在一定范围内降低目标的RCS,起到一定的隐身效果。     

等离子体频率特性对电磁波反射的影响

应用(FD)2TD数值方法对电磁波作用于等离子体上的反射系数幅值和相位进行了研究,并与解析解进行了比较,证明了该方法的正确性.应用该数值方法计算了等离子体频率分别为10、20和30 GHz三种情况下的电磁波反射系数和相位,以及碰撞频率分别为5、10和20GHz三种情况下的电磁波反射系数和相位,并分析了反射系数和相位的变化规律,结果表明:等离子体频率对反射系数幅值和相位的影响较大,但总趋势基本一致;而碰撞频率对反射系数幅值和相位的影响很小,大部分情况下几乎可以忽略不计.     

双基推进剂火箭排气羽流的微波衰减

本文从电磁波在火箭发动机排气羽流等离子体中的传输特性,分析了电磁波频率、羽流等离子体振荡频率和磁撞频率对电磁波衰减的影响。概略地论述了自由电子密度和碰撞频率的有关理论,分析了一些实验规律,指出了固体推进剂设计与降低电磁波衰减的关系,对研究微波衰减小的固体推进剂设计有一定参考意义。     

斜入射时网格法在吸波材料吸波机理研究中的应用

通过平面波反射系数公式和传输线理论,给出了电磁波斜入射时单层吸波材料反射系数公式,利用网格法对材料的电磁参数、厚度、频率与总后向反射率的关系,进行了分组讨论与匹配设计,指出低频段材料的外形设计应该根据不同频率点的强吸收特点采取厚度渐变式.     

电磁波在非均匀等离子体中的衰减效应研究

电磁波与等离子体相互作用是等离子体隐身技术的关键技术,也是空天信息对抗的重要研究方向。采用时域有限差分法模拟了电磁波在非均匀等离子体中的衰减效应,采用空间投射波法测量了C波段电磁波在非均匀等离子体中的衰减系数,分析了等离子体分布对衰减效应的影响。研究结果表明,非均匀等离子体相比于均匀等离子体对电磁波衰减效应更为明显,合理的等离子体分布有助于增强对电磁波的衰减作用。     

临近空间等离子体鞘套对太赫兹波传播特性分析

针对高超声速飞行器在临近空间巡航时出现的通信"黑障"问题,根据RAM C提供的飞行试验数据,建立一维等离子体鞘套模型,通过数值计算分析了等离子体与太赫兹波的相互作用机理,并从等离子体厚度、等离子体电子密度、等离子体碰撞频率和太赫兹波入射角等条件得到了太赫兹波在等离子体鞘套中的传输特性曲线。仿真结果表明:把太赫兹波段作为临近空间平台通信,有利于解决"黑障"问题,其中在大气窗口0.22THz处的衰减均在30dB以下。此论证结果可为临近空间平台设计的高超声速飞行器选用通信频段时提供参考。     

火箭尾焰电磁特性参数对电磁波衰减特性影响研究

在电磁波波动方程WKB法近似解基础上,应用电磁波能量衰减计算方程,分析了电磁波在火箭尾焰中的传播与受干扰过程,研究了等离子体频率、自由电子碰撞频率和自由电子密度等火箭尾焰电磁特性参数对电磁波能量衰减特性的影响.结果表明,电磁波频率和尾焰电磁特性共同影响电磁波的衰减.     

核壳粒子复合材料电磁波吸收层的吸波特征数值模拟

基于电磁波吸收和反射的基本理论,在探讨核壳粒子复合材料的等效电磁参数的基础上,针对核壳粒子复合材料的电磁波吸收层的吸波特征及其厚度的优化设计展开研究.分别探讨了由核壳粒子复合材料组成的单层和双层电磁波吸收层的吸波特征,给出不同入射角下功率反射系数与电磁波波长以及吸收层厚度之间的关系,确定其最佳电磁波吸收厚度.通过比较可以得出在同等条件下,含核壳粒子吸收层的吸收性能明显优于传统的常规材料吸收层.