均匀非磁化等离子体对入射平面电磁波的吸收

由于 电磁 波一 般 的解 都 可 以用 平 面波 分 量 的
度 为ｌ 的均 匀 等 离 子 体 上 时 ，由 于等 离 子 体 的 另
一
傅 里 叶积 分来 表 示 ，因此 ，本文 仅 研究 平 面 电磁 波 与 等离 子 体 的 相 互作 用 。 现 假 设 电 磁 波 沿ｚ 轴
侧 为金 属 衬 底 ，且 均 匀 等 离 子体 的密 度 不 变 ，
因 此 ，对 于一 定 频 率 的 人 射 波 ，其 介 电 常 数 不 变 ，故 在等 离 子体 内部 不存 在 电磁波 的反射 。 由
收 稿 Baidu Nhomakorabea期 ：０ ９ １ — ０ ２０ — ２ １
于考 虑 了碰撞 ，进入 等 离子 体 内 的 电磁波 在 传播
．
ｅｄ．＇ ２ １ ． 电 子 元 器 件 主 硐 ｃ ａ ｌ ０ ０４ ｃｌ ，
０ 引 言
电磁 波 与等 离子 体 之 间 的相互 作 用 是等 离 子 体 物 理学 中重 要 的研究 方 向之 一 。近年 来 。研 究 表 明 ：等 离 子 体 在 飞行 器 隐 身 方 面 具 有 良好 前 景 。美 国的Ｖ ｄ ａ研 究 了 雷达 波与 大 气 等离 子 体 ｉｍ ｒ
表 ｌ 衰减与入射频率、碰 撞频率的关 系 （ｏｌ ｌ ｎ＝ Ｏ６。１ ｈ
出射 的 回程 中 ，电磁 波将 再 次衰 减 。如 果忽 略 二
次 反射 ，衰 减后 再 次到 达等 离子 体 与空 气界 面 处 的电磁 波将 全部 出射 回空气 中。假设 电磁波 在 真 空 中 的传播 功 率 为尸 ，经 真 空 与等 离 子体 界 面进 ０ 入 到等 离 子 体 内 的功 率 为 ，被 界 面反 射 的 功率 为 Ｐ ，衰 减 后 离 开 等 离 子体 的 功 率 为 ，那 么 ， Ｒ 当电磁 波垂 直人 射 时 ，在 交 界面 的反 射 功率 将满 足下 式 ：
第２ ０ ４ １卷 年 月 ２ 期 ０ 第４ １
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ＶＩ２Ｎ． ｏ１ ｏ ． ４
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均匀非磁化 等离子体 对入射平 面 电磁 波的吸收
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第 ｌ卷 ２
第４ 期
电子元 器 件 主 用
Ｅｌ ｃｒ ｎ ｃＣｏ ｐ ｎｅ ｔ＆ Ｄｅ ｉｅ Ａｐ ｉａ ｉｎ ｅ ｔｏ ｉ ｍ ｏ ｎ ｖ ｃ ｐｌ ｔｏ ｓ ｃ
Ｖｏ ．２ Ｎ ． Ｉ ｏ４ １
Ａｐ ．２ ０ ｒ ０１
２ １ 年４ ０ ０ 月
过 程 中会 发 生 衰 减 。 而 电 磁 波 到 达 金 属 衬 底 处 时 ，会 被衬 底完 全反 射 而 向空气 出射 。在 向空 气
语 。等离 子体 隐身技 术 的 原理 是在 飞行 器 表 面形
仁 ＝ 一
（） ３
式 中 ：ｃ 光 速 。这 样 ，其 电磁 波 在 等 离 子 为
成一 层 等离 子体 ，然后 利用 等 离子 体对 电磁 波 的
吸收 、反 射 和折 射效 应 来大 幅度 降 低 反射 电磁 波 的能 量 和雷 达 散射 截 面 （ Ｃ ） Ｒ Ｓ ，从 而达 到 隐 身 目 的 。 目前 ．等离 子体 隐 身技 术 已成 为 国 际上 一个 研 究 热点并 已引起 了广泛 的关 注 。本 文 主要 研 究 垂 直 人射 的平 面电磁 波在 均 匀非 磁化 等 离 子体 中
陈 楠 ． 陈 文 波
（ 南华 大学核科 学技 术 学 院 ，湖 南 衡阳 ４ １０） ２０１
摘
要 ：针 对 平 面 电磁 波入 射 到具 有金 属 衬 底 的等 离子体 时 的反射 和 衰减 情 况进 行 了研 究 ，
结果表 明 ：等 离子 体 的各 种 参数 对 电磁 波入 射 到等 离子体 时的 反射 和 衰减 都有 很 大的 影 响 ， 而这 些影响 可 以在 实 际应 用 时进行 相 关的调 节 ，从 而 获取等 离子体 最好 的吸 波性 能 。 关 键词 ：平面 电磁 波 ；等 离子体 ；隐身技 术
体 中的传 播 常数 为 ： ｙ 、 ＝ ／ （） ４
式 中 ：实数 部分 Ｏ 为 衰减 系数 ，虚数 部 ／ 称 称 为 相位 常数 。在部 分 电离 型 等离 子 体 中 ， 由于 中性 气体 的密度 远 大 于等 离子 体密 度 ，因此 ，可 以忽 略 电子 与离 子 的碰 撞 。另外 ，由于离 子 的 质
１ 电磁 波与 均 匀 等 离 子 体 的 相 互 作 用
电磁波 在等 离子 体 中的传 播方 程为 ：
卜
－ ｊ
（） ５
式 中 ： 为 等离 子 体频 率 ，∞为 电磁 波 频率 ，
×
一
（ １ ）
为 电子与 中性气 体 分子 的碰 撞频 率 。 平面 电磁波 从空 气 中以某 角度 人 射 到有 效 厚
的传播 特性 ，并分 别 给 出 了电磁 波在 等 离 子体 层
中的 衰减 、吸 收 与频率 的关 系 ，以及 它 与碰 撞 频
率 之 间的关 系 ，并 对 结果 进行 了讨 论 。
量 远 大于 电子 的质量 ，故可 以忽略 其运 动 ，而仅
考 虑 电子 的运 动 。这 样 ，就 可 以得 到 等离 子 体 的 介 电常数 ：
方 向传 播 ，则有 ： Ｅ Ｅｅ ｐ ０ ｏ ￣） ＝ ｏ ｕ－ ｘ （ ２ ） 式 中 ：０为 电磁波 的频 率 ， 为 电磁波 的传播 ９
常数 。 由式 （）和式 （）可得 出电磁 波在 等 离 子 １ ２
体 中 的色散关 系为 ：
的相 互 作用 ，并 首 次使 用 了等 离子 体 隐 身这 个 术
ｌ — Ｉ ２
０． １ Ｏ５ ． １Ｏ ． １５ ． ２Ｏ ．
２ ５ ２ ７
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７
３１ ．
１７ ． １８ ．
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