均匀非磁化等离子体对入射平面电磁波的吸收
电磁波在非均匀磁化的等离子体鞘套中传输特性研究
电磁波在非均匀磁化的等离子体鞘套中传输特性研究∗薄勇;赵青;罗先刚;刘颖;陈禹旭;刘建卫【期刊名称】《物理学报》【年(卷),期】2016(0)3【摘要】We use simulation software to simulate the plasma sheath flow field of RAM-II at four different altitudes, and get the distribution information of electron density, temperature, and Mach number of plasma sheath at four typical flight altitudes. On this basis, the paper analyzes the cause of the distribution at each altitude. Secondly, Z transform FDTD formula is used to solve the electromagnetic problem in the dispersed medium. According to RAM-II aircraft plasma sheath data, we calculate the power transmission coefficient and power reflectance coefficient of L, S-band electromagnetic waves by Z transform FDTD method at each altitude. Because of the strength of magnetic field used in actual aircraft cannot be uniform, in this calculation the plasma sheath and the magnetic induction are both non-uniform. The transmission characteristics are also different between left-hand circularly polarized waves and right-hand circularly polarized wave in the magnetized plasma. Finally, the paper gives some theoretical design advise about communication antenna for supersonic speed aircraft.%采用流场模拟软件模拟了十一组分RAM-II飞行器表面等离子体鞘套的分布，提取了四个典型飞行高度、飞行状态下的等离子体鞘套的分布信息。
平面电磁波在无磁场等离子体中传播特性研究
间通讯等技术 中，研究等离子体的性质均具有非常
重要的意 义 。
ｌ无磁场情况下等离子体的电磁性质
对稀 薄 电离气 体 。可 忽略 带 电高予 问的相 互碰 撞 影响 。只考虑 电磁 作用 ，也忽 略热 运动 因素 。 当电磁 波 进 入等离 子体后 ，假 定离 予运动可 忽
略。这里 仅 考虑 电子 的受力运 动 。这样 等离子 体 中 传导 电流 密 度 － ＾ ，Ｎ为 电 子浓 度 ，假 定 电
了分 析 。
关键词 ：等 离子体；电磁性质；相速 群速；传播特性 中围分 类号 ：Ｏ ４ ４１ ６ 文献标识码：Ｂ
文章编号：１７ ・３ ２０ ）２０ ０ ・２ ３ １１５ （０ ２０・０ ５０ Ｉ
等离 子体 就是 电离 予的气体 。它 是 由离子和 电
子组 成 ，其 中离子和 电子所带 的正 、负 电荷数 是近
平面 电磁波在无磁 场等离子体 中传播特性研究
雒 向 东 ， 何 延 春
（ 兰州师范高等专科学校 物理系． １肃 兰州 ７０ ７ ） ］ ３ ０ ０
摘
要 ：推证 了无磁场时电子等 离子体的等效介 电系敷 根据 本构 关系认 为无磁场 电子等 离子体属各 向同性
介质。从 色散 关系得 出等 离子体 中传播 电磁波的相速 ．群速 并以此为依据 对等 离子体 中传播 的 电磁波性质进行
＝ 了
，
： ＝． ｍ ＝ｅ ｉ ｍｖ Ｅ
； ＝
， 罚
ｌ ＿
２
电子集体运动电流密度为： ， — ：
肌
＾，
１ ），从原点到 ｍ处 。
，ｖ
等 离 子 体 相应 电导 率 为 Ｔ ｉ ｍ ｍ
为 纯虚
电磁波与非磁化等离子体的相互作用_孙爱萍
中图分类号:TL61+ 2. 4
文献标识码: A
1 引言
研究电磁波在等离子体中的传播是一个古老而 又活跃的课题[ 1, 2] , 但主要集中于低频波的研究。九 十年代美国的 Vidmar[3] 开始研究高频波与等离子体 的相互作用, 并使用等离子体隐形这个概念。其实, 最早研究等离子体隐形技术的是前苏联的专家, 始 于二十世纪六十年代, 当时主要有三个方面的原因 促使他们对这一领域进行研究: 一是导弹和飞船再 入大气层时出现通信中断; 二是现代战争中电子对 抗的应用; 三是核爆炸的深入研究。这三方面的因 素都涉及到等离子体与电磁波的相互作用及影响。
的微波通信系统等。等离子体隐形技术的基体原理 是电磁波与等离子体的相互作用, 即利用等离子体
对电磁波的反射、折射、吸收、变频等, 将电磁波能量 衰减、改变电磁波的传播相角, 乃至使电磁波产生绕 射, 从而达到隐形效果。本文主要从等离子体对电 磁波功率的吸收作用方面着手研究。所取电磁波的 频段为现役雷达波的频段范围( 0. 5~ 10GHz) , 等离 子体中的电子与中性气体的碰撞频率为 011GHz 到 10GHz( 相对应于地面几十米高空的中 性气体的密 度) 。并比较电磁波在均匀与非均匀等离子体中传 播特性的差异。
功率为:
P r = P 0 | #T ( X) | 2
( 17)
总的透射功率为:
F P t = P 0 [ exp(- 2Ail d / sin Hi ) ]
( 18)
i
这里 l d 为等离子体每层的厚度。
总的吸收功率为:
P a = P 0- P r- Pt
( 19)
3. 2 计算结果 利用上述公式, 我们计算了在非均匀非磁化等
电磁波在等离子体中的吸收衰减共3篇
电磁波在等离子体中的吸收衰减共3篇电磁波在等离子体中的吸收衰减1电磁波在等离子体中的吸收衰减电磁波是指由电场和磁场相互作用所传播的波动。
它不需要任何物质介质就能够传播，是一种在真空中传播的波。
等离子体是一种特殊的物质状态，它是由电离气体中的离子、自由电子和中性分子组成的。
因此，等离子体具有特殊的电学、光学和热学性质，是一种重要的物理现象。
当电磁波进入等离子体时，会受到等离子体中的离子和自由电子的干扰和吸收。
这种吸收现象叫做等离子体中的电磁波吸收衰减。
等离子体中的电磁波吸收衰减是由于电磁波在等离子体中的传播需要克服等离子体中的离子和自由电子的相互作用力，如库仑相互作用力、碰撞力等。
这些作用力会使电磁波的能量转化为热能和光能，导致电磁波的信号强度逐渐减弱。
等离子体中的电磁波吸收衰减与等离子体的密度、温度、电场强度和磁场强度等因素有关。
一般来说，等离子体的密度越高，电磁波的吸收衰减就越强。
当等离子体中的温度升高时，等离子体中的离子和自由电子的运动速度变快，导致碰撞频率增加，电磁波吸收衰减也会相应增加。
当等离子体中存在电场或磁场时，电磁波的传播路径会受到这些场的影响，从而导致电磁波的传播速度和方向发生改变。
根据等离子体的物理性质和电磁波的特性，可以利用等离子体对电磁波的吸收和反射特性，制造电磁波的滤波器、天线等电子元件，广泛应用于通信、雷达等领域。
在现实生活中，我们经常会遇到电磁波的吸收衰减问题，如电视信号的影响、手机信号的弱化等。
这些问题实质上都是由于电磁波在传输过程中受到吸收衰减的影响造成的。
因此，我们需要采取相应的措施来减少电磁波的吸收衰减现象，如增强信号的功率、加大天线的接收范围等。
总之，电磁波在等离子体中的吸收衰减是一种普遍存在的现象，对我们生产生活都有着重要的意义。
只有深入研究电磁波在等离子体中的传输规律和特性，才能更好地利用等离子体的特殊性质，促进科技的发展和进步综上所述，电磁波在等离子体中的吸收衰减是受多种因素影响的。
等离子体阵面吸收与反射电磁波的实验探索
等 离 子体 阵 面 吸收 与反 射 电磁 波 的 实验探 索
赵建森 张芝涛 ， ， 徐晓 文 王加伟 俞 ， ， 哲
（ 大连海事大学 １ 轮机工程学院 ； ． 电场放电辽宁省重点实验室 ， ． ２强 辽宁 大连 １６ ２ ） １０ ６
摘要 ： 利用等离子体平面阵 ， 依此研究 ５ ｚ ３Ｇ ｚ ０ＭＨ ～ Ｈ 电磁波入 射等离子体阵面所造成 的衰减和反射． 究发现辉 研 光等 离子体 阵面对入射 电磁波具有强 吸收弱反射特性 ． 在实 验频率 范围 内， 等离子 体阵面对 电磁波都有 一定 的吸 收作用 ， 吸收值在 ９ ９— ５６ｄ ． ２ ． Ｂ之间 ， 但在 不同频段也存在着 明显 的吸收峰值． 同时 ， 虽然等离子体 阵面对入射电
磁波确有反射 ， 但反射强度非常低 ， ０ ３５ｄ 之 间． 在 ～ ． Ｂ 本实验对构建等离子体隐身屏障有借 鉴意义．
关键词 ： 等离子体 ； 电磁波 ； 相互作用 ； 辉光放电 ； 等离子体阵面
中图分类号 ： ５９ ０ ３ 文献标 志码 ：Ａ 文章编号 ： ０ ７７ ６ （０ １ Ｏ —０ ４０ １０ －１２ ２ １ ） １０９ —４
垂直 方 向的 上 下倾 角 相 同 ， 为 ２ 。 实 验 时 ， 先 均 ４． 首 在等 离子 体 阵 面 紧密 贴 敷 一 层 铜 箔 作 为 参 照 反 射 器， 同时分 别测 量 附 加 铜 箔前 后 频 谱 分 析 仪 收 到 的
２ ２ 等 离子体 阵面 对 电磁 波的反 射 实验 ．
等离子体阵面对 电磁波反射实验装置 中， 发射 天线和接收电线安装在等离子体阵面同一侧 的同一
５ ０ ｌ０ ０ ００ ０ ０ ３００ ０ ０ ｌ５ ２ ０ ０２ ５ ０ ０
等离子体中平面电磁波吸收衰减的数值模拟
２１ ０ １年 ３月
文章编号 ：０ ７２ ５ （０ Ｉ ０ ４０ ０ ） １０ －８３ ２ １ ）３ ）９ ４３
等 离 子体 中平 面 电磁 波 吸收 衰减 的数 值 模 拟
孙 呖 鲁 刚 ， ， 陆建 萍
（． １ 沈阳工业 大学 基础部 ， 辽宁 辽 阳 １ １０ ；． １０ ３２ 北京理工大学 机械与车辆 工程学院 ， 北京 １０ ８ ） ００ １
摘要 ： 推导了电磁 波在 等离子体中吸收衰减的理论 公式 ， 建立 了非 均匀等离 子体 分层离散 的物理模型 ，
利用数值模 拟的方法研究 了平面电磁波斜入射覆有磁化非均匀等离子体层的金属衬底 时的吸收衰减特
性， 讨论 了等离子体层密度 为线性分布且磁场强度一定 时 ， 电子碰撞 频率对 电磁波吸 收衰减 的影 响 ， 得 出在一定等 离子 体密度和磁场强度条件下 ， 等离子体对平面 电磁波的吸收衰减特性． 关 键 词： 平面 电磁波 ； 磁化非均匀 ； 等离子体 ； 吸收衰减
的等离 子体 密度． 因此 ， 等离子 体频 率与位 置 的关
系 为
厂— —■—Ｆ
（ ＝／ ｚ ） Ｂ
ｏｎ ｅ
．
（ １ ）
Байду номын сангаас
另外 ， 由于磁场对电子的作用将产生电子 回旋
频率 ， 因此等离子 体 的复相 对介 电常数 与位 置 、 电 子 回旋频 率 、 碰撞频率 、 电磁 波频率的关 系为
如 图 １所示 ， 均 匀 等 离 子体 可 离 散 为 若 干 不
平行 薄层 构成 ， 层 间的 等离 子体 密度 不 同 ， 每 薄 但 层 内等离 子体 是均 匀分 布 的 ， 即介 电常 数为 常量 ． 电磁 波从 空气 中以入射 角 斜 入射 ， 在每 一 个 分 层 的边 界都 要 发生 部 分 反 射 和 部 分 透 射 ， 时 在 同 传 播过 程 中 电磁 波 要 被 碰 撞 衰 减 ， 电磁 波 到达 金 属 衬底 处 时 ， 衬底 完全 反 射 回等离 子体 中． 中 被 图 磁 场强 度方 向 与等离 子 体表 面平 行．
非均匀等离子体对平面电磁波的衰减
１ 实 验 系 统
实验 在微波 暗 室 中进 行 ， 置 如 图 １所 示 。实 验 系 统 主要 由 Ｗｉ ｒｎ ８ ４ Ｂ微 波 信 号 发 生器 、 ８ ６ Ｅ 装 ｌ ｏ ６３ ７ ｔ ＨＰ ５ ３
频谱 分析 仪 、 对微 波宽带 喇 叭和灯 管支 撑架 组成 。微 波信 号 发 生器 通过 发 射 喇叭 以 点频 方 式输 出 电磁波 信 一
修费用 高 ， 消耗能 量 大 ， 电源 重量 过重 ， 生 的等离子 体 为一 束 或体 积 小 ， 产 等离 子体 流 场 难 以稳 定 ， 被 隐身 目 对
标上 的人员 和设备 存 在不 良影 响等 体灌充 于双 层之 间 ， 等离 子体 的产 生和维 持相 对简 单口 该 。 针对 低 功率 、 面积 、 均匀 、 大 非 闭式 等离 子体 在雷 达 隐身应 用 中的可行 性 问题 ， 本文 利用 荧光灯 阵列 形成 闭
在 ４ ４ＧＨｚ电磁波 范 围内 Ｒ Ｓ减 小量 为 ２ ￣２ Ｂ５； 国 海 军研 究 实验 室 ， 究 了 ４种 不 同辉 光 放 电模 ～体对 ｘ波 段 电磁波 的衰 减和 反射 ； 罗斯 克尔德 什研 究 中心针对 战 斗机 ， 俄 设计 了 ３ 代等 离子体 发生 器等 。２ 世 纪 以来 ， 着 等 离 子体 隐身 技 术 的进 一 步发 展 ， ］ ｌ 随 等离 子体 产 生 装 置 更 加 丰 富 ， 如 ： 面波 等离子 体 ， 表 射频耦 合 等离子 体 ， 碳氢 化合 物燃 烧 喷射 等离 子 体 ， 电子 回旋共 振 等 离子 体 ， 电离放 电 强 等离 子体 等 。然 而 ， 目前 的等 离子体 源在 实 际应用 中 ， 到很 多 限制 而不 适 用 于等 离子 体 隐身 需要 ， ： 受 如 维 。而 闭 式等 离 子 体是 将 目标 重点 部 位 的蒙 皮 改 作双 层 结构 ， 将等 离 子
关于“电磁波在非均匀等离子体中的吸收”的评论
ｏＮ ｏＦ ＥＬＥＣ’ ｏＭ ＧＮＥＴＩ ｍ Ｃ
Ｗ ＡＶＥＳ Ｉ Ｎ ＡＮ ＮＨ ＯＭ Ｏ ＧＥＮＥＯＵＳ Ｐ Ｉ ＬＡＳ Ａ” 【
ＺＨＡＮＧ ｉｆｎ Ｈａ—ｅ ｇ ，Ｓ ＨＡＯ ｕ ｑ ｕ ，ＷＡＮＧ ｏ ｇ Ｆ － ｉ２ Ｌｎ１
（ ．Ｂ １ ｂ 曲ｍ ｆ ０ ｓ１ｅ ｈ ｅｅ＾ ｅ Ｓｉ ｏ 一 ｉ ０ ￣０ ． ｈ ｓ ｍｄ 唧 ｃ ｎ ｅ Ⅱ １ ０ ； ｂＣ ｅ ｓ ｇ
：
Ｐ，
所 以综 合 考虑 ， 忽略二 次反 射 时 ， ＝ 处 的反 射 渡到达入 射 区域 （ ） ０ 时的场振 幅为 ：
＝
：
Ｐｐ ． ） ｌ（ 严 ） ｅ ｘ （
×ｉ （２ …， Ｊ ｎ ， Ⅱｘ一 。 Ｊ 、 ｅ …
： （ 唧
（ ｉ： ｌ ２ … ， ， ， ｎ）
Ｅ 。＝
（ ＝ ０ ）
因此 总 出射场振 幅为 ：
Ｅ＝∑ Ｅ 。
１ １－ Ｉ ０ ｏ Ｅ １ ２
（ ５ ）
定义 电磁 渡在单 位长 度上 的衰 减率 （Ｂ ｃ 为 ： ｄ ／ｍ）
１ １ｇ ０ｏ
处入射波 、 反射波 、 透射波振幅分 为 Ｅ 、 。 ０ ：Ｅ 、
关于“ 电磁 波在 非 均 匀等 离 子体 中 的 吸收 ＂ 的评 论
张海 峰 邵 福 球 王 龙。 ， ，
（ 中 国科 学 院物 理研 究 所 ， 京 １０ ； １ 北 ０ ￣０
２ 国防 科 技 大 学 理 学皖 应 用 物 理 系 ． 长抄 ４０ ７ ） １０ ３
摘
要： 王舸等 人将非均匀等高 于体分层 ， 认为总 出射 功率等 于每层反射和透射 功率之和 。而实 际上， 作者认
为应是总 出射波振幅等于每层反射和透射振幅之和。 关ｔ 词：非均匀 ； 分层 ； 减率 衰
斜入射到非均匀等离子体上的电磁波反射系数计算
斜入射到非均匀等离子体上的电磁波反射系数计算
杨华;时家明;凌永顺;樊祥
【期刊名称】《微波学报》
【年(卷),期】2001(17)2
【摘要】等离子体雷达隐身理论和技术的日益成熟引起了国内外的广泛关注和高度重视。
本文给出了平面电磁波斜入射到一维非均匀等离子体上时其反射系数的数值计算方法 ,并定量分析了金属平板表面电子密度呈抛物线分布的一维非均匀等离子体的雷达隐身效果。
【总页数】5页(P67-71)
【关键词】微波;等离子体;反射系数;电磁波反射系数
【作者】杨华;时家明;凌永顺;樊祥
【作者单位】电子工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TN011
【相关文献】
1.斜入射电磁波在非均匀碰撞等离子体中的折身寸和反身寸特性 [J], 袁忠才
2.电磁波斜入射到等离子体中反射特性分析 [J], 麻来宣;张厚;张晨新
3.电磁波斜入射到分层有耗媒质上的反射和传输系数 [J], 赵伯琳;高正平
4.斜入射到非磁化等离子体的电磁波的吸收 [J], 刘少斌;袁乃昌;莫锦军;张光甫
5.电磁波斜入射到吸波材料上的远区隐身条件 [J], 李凡
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论等离子体对电磁波的作用
论等离子体对电磁波的作用摘要：本文综述了等离子体的震荡特性，并讨论了电磁波在等离子体内传播的特性和等离子体对电磁波的折射作用关键词：等离子体频率电磁波色散等离子体是一种大部分原子被电离的气体，其中电子和离子是独立自由的。
等离子体是一种集体效应比碰撞效应占优势的电离气体。
当温度足够高时气体会发生电离。
碰撞中电离和复合之间的平衡如下图：、原子发生电离需要达到一个阀值能量，而复合则不需要，但是复合比电离发生的可能性要小得多。
这个阀值为电离能量（13.6eV）。
等离子体是“物质的第四态”，它是由许多可流动的带电粒子组成的体系。
在自然界中99%的物质是以等离子体状态存在的。
地球就是被一弱电离的等离子体（即电离层）所包围。
太空中的一些星体及星系就是由等离子体构成的，如太阳就是一氢等离子体球。
也可以在实验室中采用放电方法使不同的气体产生等离子体。
用于材料表面改性或合成新材料的等离子体，一般都是由低气压放电产生的。
等离子体的实例有：①气体放电：荧光，火花间隙，电弧，焊接，光源，受控核聚变。
②电离层：地球周围的电离带。
③行星际介质：行星和恒星的磁圈，太阳风。
④恒星物理学：恒星，脉冲星，辐射过程。
⑤气体激光器：等离子放电泵浦激光：CO2，He，Ne，HCN。
一、等离子体特性等离子体的状态主要取决于它的化学成分、粒子密度和粒子温度等物理化学参量，其中粒子的密度和温度是等离子体的两个最基本的参量。
对于实验室中采用气体放电方式产生的等离子体主要是由电子、离子、中性粒子或粒子团组成的。
因此，描述等离子体的密度参数和温度参数主要有：电子的密度n和温度T、离子的密度n和温度T以及中性粒子的密度n和温度T。
在一般情况下，为了保证等离子体的宏观电中性，要求等离子体处在平衡状态时，电子密度近似地等于离子密度nn= n。
可以用参量“电离度”来描述等离子体的电离程度。
低气压放电产生的等离子体是一个弱电离的等离子体（<<1 ）。
磁化非均匀等离子体中模转换机制对电磁波吸收的数值研究
第 ２ ４卷 第 ３期 ２０ ０７年 ５月
Ｃ Ｎ Ｓ ＯＵ ＡＬ Ｏ ＯＭＰ Ｔ Ｉ Ａ Ｈ Ｉ Ｓ ＨＩ Ｅ Ｅ Ｊ ＲＮ Ｆ Ｃ Ｕ ＡＴ ＯＮ Ｌ Ｐ ＹＳ Ｃ
计
算
物
理
Ｖ１ ４Ｎ ． ｏ． ． ｏ３ ２
Ｍ＆ ．２ ｏ ｖ ０７
位置 ，垂 直入射时有不为零 的吸收率 ，且正角度范 围与负 角度范 围的峰值 吸收率 不相 等 ，磁场提 高了正入 射角
范 围 内 的 峰 值 吸 收 率 而 降 低 了负 角 度 范 围 内 的峰 值 吸 收率 （ 反 过 来 ，这 取决 于磁 场方 向 ） 或 ．
［ 键 词 】 磁 化 非 均 匀 等离 子 体 ；电磁 波 ； 性 模 转 换 ； 振 吸 收 关 线 共
［ 摘 要 】 用 数 值 方 法 研 究 磁 化 非 均 匀 等 离 子 体 （ 场 与 密 度 梯 度 垂 直 ） 中模 转 换 机 制 对 Ｐ极 化 电磁 波 的吸 收 磁 效 应 ，重 点 考 虑 磁 场 对 吸收 率 的影 响 ，结 果 表 明 ：与 非 磁 化 等 离 子 体 相 比 ，磁 场 的 加 入 使 得 吸 收 率 曲 线 相 对 入 射 角 的分 布 发 生 小 的偏 移 ， 吸 收率 为零 的位 置 不 是 发 生 在 零 度 入 射 （ 垂 直 入 射 ）时 ， 而 是 在 一 个 负 的 入 射 角 即
中电磁波 与静 电波 的线性 模转 换做 了大量 的研究 ¨ ， ］ 并将其 分 为两类 ： 一类 是 上 述 的 电磁 波 到静 电波 的转
换 ， 在激光 等 离子 体相互 作用 中有 重要 作用 Ｊ 这 ．在 电 磁波 与 实验 室 等离 子体 相 互 作用 中 ， 当碰撞 吸收 不 能很好 解释 实验 时 ， 可能就 需要 考虑 到这 种 电磁 波到静 电波 的模转 换 效应 ． 一类 是 上述转 换 的 反过 程 ： 另 等 离 子体 中的静 电波在共 振层 附近 转化 为 电磁波 ，产生 的 电磁 波 能够 透 出等 离 子体 并 被探 测 到 ．这 一过 程 与 电离层物 理 中的受 激 电磁波 发射 密切 相关 ． 非磁 化一维 不均 匀 等离 子体情 况 上 述两 类 问题 的模 转 换 系 Ｊ对 数 已经有 公认 的解 析结 果 ， 对磁 化非均 匀 等离 子体 情况 ， 而 尚没 有 一般 的解 析结 果 ， 磁 场与 密 度 梯度 平 对 行情 况 ， 弱磁 化条 件下 有近 似解 析解 ； 在 对磁 场与 密度 梯度 垂 直 情 况 ， 在垂 直 入 射 时也 有一 些 启 发 性 的近 似解 析解 ． 磁化 等离子体 中的 电磁 波模 与非 磁化 等 离 子体 中不 同 ， 当电磁 波 垂 直 于磁 场 传播 时存 在 两种 电 磁波模 ： 常波 与异 常波 ． 常波 是部 分 横波 部 分 纵 波 的混 杂 波 ，它 在 高混 杂 共 振层 处 完 全退 化 为 高 混 杂 寻 异 静 电振 荡 （ 冷等 离子 体情况 ） ．对磁 化 等离 子体 中模 转换 的数值 研 究 多倾 向于 粒 子模 拟 Ｈ ， ｊ 而求 解 流 体 模耦 合 微分 方程组 大 多没 有给 出具体 的边 界条 件处 理 。 。． 本文 研究一 种 零 阶磁场 与密度 梯度 垂直 的 磁化 非 均 匀 等离 子 体 ， 忽略 离 子 运 动 的流体 方 程 出 发 ，得 从 到一 维非 均匀 的磁 化等 离子体 中电场 的 ３个分 量 之间 的模 耦合 方 程组 ， 在适 当的边 界 条 件 下数 值 求 解此 微 分方 程组 ， 而 计算 不 同入射 角 、 同频 率 的电磁 波在 该等离 子体 中的模转 换 系数 （ 从 不 即吸收 系数 ） ．
非均匀磁化等离子体中电磁波的反射
非均匀磁化等离子体中电磁波的反射
吕爱龙;许家栋
【期刊名称】《电波科学学报》
【年(卷),期】2005(020)004
【摘要】主要研究磁化、稳定、二维、非均匀等离子体中的电磁波反射,讨论各种等离子体参数对反射功率的影响,计算每一分层边界的反射系数,推导总反射功率,并得出反射功率取决于电子密度、碰撞频率以及入射波的传播角.其中非均匀等离子体用分层来模拟.假定每一分层的电子密度为常数,但总的电子密度服从抛物线分布.【总页数】4页(P531-534)
【作者】吕爱龙;许家栋
【作者单位】西北工业大学电子信息学院,陕西,西安,710072;山西师范大学物理与信息工程学院,山西,临汾,041004;西北工业大学电子信息学院,陕西,西安,710072【正文语种】中文
【中图分类】TN011
【相关文献】
1.磁化等离子体对电磁波反射系数的计算分析 [J], 朱冰;杨涓;毛根旺;苏纬仪
2.电磁波在均匀磁化等离子体中的衰减与反射 [J], 吕丹;童创明
3.非均匀磁化等离子体中电磁波的吸收特性研究 [J], 吕爱龙;许家栋;杨培林
4.电磁波在非均匀磁化的等离子体鞘套中传输特性研究∗ [J], 薄勇;赵青;罗先刚;刘颖;陈禹旭;刘建卫
5.磁化非均匀等离子体中模转换机制对电磁波吸收的数值研究 [J], 胡友俊;杨维纮;陈银华;张羽
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非均匀磁化等离子体层的电磁特性分析
0 引言
近年来 , 电磁波和等离子体相互作用的研究渐 近成熟
[1 ～3]
作用 , 如在非磁化等离子体中加入均匀背景磁场 、 由 拉莫尔旋转引起电磁波在等离子体中的传播特性变 化等 。文献 [5～ 7 ]研究了电磁波在无碰撞非均匀等 离子体层的传播特性 ,获得电磁波反射和穿透系数 ; 文献 [ 8] 采用 SM M 法计算非均匀磁化等离子体对 电磁波的吸收功率 ;文献 [ 9 ]对电磁波在非均匀磁化 等离子体层中的吸收和散射进行数值研究 , 给出了 吸收和反射功率与电磁波频率的关系 。 本文用数值法研究了等离子参数 ( 如等离子体 密度 、 碰撞频率等) 和背景磁场强度对磁化等离子体 宽频带吸波特性的影响 。 。20 世纪 90 年代 ,V IDMA R 创立等离
Electr oma gnet ic Character ist ic Analysis of Non2Un if or m Ma gnet ized Pla sma Sla b
XIA Xi n2re n1 , YIN Che ng2you1 , WAN G Gua ng2ming2
(1. Electronic Enginee ring Institute of PLA , Hefei Anhui 230037 , China ; 2. The Missile Institute of Air Force Engineering Univer sity , Sa nyuan Shaa nxi 713800 , China) Abstract :A model for calculating t he ref lection a nd a bsorption power of elect romagnetic wa ve in non2unifor m magnetized plasma slab wa s give n out ba sed on laye r propa gation theo ry in this paper . The eff ect s of the electron number density , collision f requency and exte rnal magnetic str engths on ref lection and a bsorption we re disc usse d by numerical me thod. The study showed t hat the re sult gained by t his method wa s well agr ee d wit h that acquired by t he scattering matrix met hod ( SMM) in r efe rence. The nume rical comput atio n found that ma gnetize d pla sma with low density and high collision f requency could decrea se t he reflection to the incidence wave , and that with high density and high colli sion f requency could improve the ref lection of wide f re que ncy characteristic to the incidence wave , a nd the e xter nal magnetic strengths could change the resona nce spectr um of ma gnetized pla sma. Keywor ds: Elec troma gnetic waves ; Non2uniform magnetized plasma ; Reflection ; Absorption ; Densit y; Collision fr equency ; Exte rnal magnetic st rengths
电磁波在非均匀等离子体中传播和散射特性的研究
电磁波在非均匀等离子体中传播和散射特性的研究电磁波在非均匀等离子体中传播和散射特性的研究引言电磁波与等离子体的相互作用一直是科学家们关注的热点问题之一。
在空间科学、通信技术、等离子体物理等领域中，对电磁波在非均匀等离子体中的传播和散射特性进行深入研究有着重要的科学意义和应用价值。
本文将从非均匀等离子体的特性、电磁波在非均匀等离子体中的传播以及散射特性这三个方面进行探讨。
一、非均匀等离子体的特性等离子体是由离子和自由电子构成的气体，其性质十分复杂。
非均匀等离子体指的是等离子体的某些物理参数（如密度、电场等）在空间中存在较大变化的情况。
在非均匀等离子体中，电磁波与自由电子相互作用导致电磁波的传播和散射特性发生明显变化。
二、电磁波在非均匀等离子体中的传播电磁波在非均匀等离子体中的传播过程可以通过两种模式进行描述：准纵波和准横波。
准纵波是指电磁波沿着磁场方向传播，而准横波是指电磁波与磁场垂直传播。
非均匀等离子体的存在导致电磁波的传播速度百分之几到百分之十几的减小，进而引起电磁波的折射、反射和透射现象。
此外，电磁波在非均匀等离子体中的传播还与等离子体的参数变化、频率和偏振等因素密切相关。
三、电磁波在非均匀等离子体中的散射特性非均匀等离子体的存在导致电磁波发生散射现象，即电磁波在传播过程中被分散到各个方向上。
散射现象的强度与等离子体密度的不均匀程度、波长与等离子体尺度之间的比值以及散射角等因素有关。
对于超过等离子体尺度的波长，散射现象更加显著，而对于远小于等离子体尺度的波长，散射现象则相对较弱。
结论电磁波在非均匀等离子体中的传播和散射特性受到等离子体的密度、电场以及外界电磁波的参数等因素的影响。
非均匀等离子体引起电磁波传播速度的减小，进而产生折射、反射和透射现象。
同时，在非均匀等离子体中，电磁波会发生散射，散射强度与等离子体的不均匀程度、波长与等离子体尺度的比值以及散射角等因素有关。
未来的研究中，我们可以进一步探索非均匀等离子体中电磁波传播和散射特性的理论模型，深入研究电磁波与不同类型的非均匀等离子体相互作用的规律，并结合实验观测进行验证。
任意入射电磁波在不均匀等离子体的传播
Ｘ （ ｎ —ｉ ｉ ｉ ｉ一Ｉ ＵｍＹ） （ 一 ）
（ ｆ —ｉ ． ） 一 ｍ ｕｎ
— 一 一
［ ， — ，１提 出了用两点边值问题 的方法求解 了 １５ ８ １］ 垂 直人射 角 的平面 电磁波 在平 面分 层 的磁化 等离子
中的传播 的问题 ， 此基础 上 ， 在 本文 采用 两点 边值方 法 ， 值模 拟 了平 面 电磁 波 在 任 意 极 化 的 非均 匀 介 数
一
Ｘ （ ｍ 一ｉ ，Ｙ） ｉ 一ｌ ｖｎ ， Ｕ（ 一 ） ｉ
一
质中的传播问题 ．
置（ 一啪 ＋ １， Ｙ）
１ 物 理 模 型 和 统治 方 程 …
设 求解 区域 的 下边 界 在 ：＝ ０的平 面 ， 边界 上 是 。＝ｄ的平 面 ， ：＜０ ｚ＞ｄ的区域是 自由空 间 ， 和 等 离 子 的 参 数 只 随 ｚ而 变 化 ， 景 静 磁 场 玩 ＝ 背 （ ， 。， 。）电磁 波 从 下 边 界 入 射 ， 克斯 韦方 Ｂ Ｂ Ｂ ， 麦
程组 如下 ： ×Ｅ ：一 ０ 日 （） １
—
一
一
五 （ ｒ ＋ ｌ， 一ｍ ￥ Ｙ ） Ｕ（ 一 ） ｉ 置 （ ｎ ＋ｉ ． ） 一Ｉ ｕｍ
一 —
一
五（ ｎ ＋ ｍ 一Ｉ ） （ 一 ） （ Ｍ — ｌｅ 一， ｙ）
，
因为 电磁 波 可 以有 任 意 入 射 角 ， 以方 程 （） 所 １
和 （ ）中的场量可 取下述 形式 的平 面波解 ， ２
一 一
是 自由空 间的波 数 ， 而 是 如下 定 义 的 ４
×４矩阵 ：
０
０
一
一
摘
要 ：用两点边值 问题 的方法 ， 数值求解 了任意入射 角的平 面电磁 波在 任意极 化方 向的任意平 面分层不均
对“关于‘电磁波在非均匀等离子体中的吸收’的评论”的回复
我们定 义的衰 减率 是 等离子体层 作 为一 个整体 吸收
ＲＥＰＬＹ ＴＯ ＣＯＭ Ｍ ＥＮＴＳ ＯＮ “ ＡＢＳ ＯＲＰＴＩ ＯＮ ＯＦ ＥＬＥＣＴＲＯＭ ＡＧＮＥＴＩ Ｃ Ｗ ＡＶＥＳ Ｉ ＡＮ 硼 Ｎ ＯＭ ０ＧＥＮＥＯＵＳ ＰＬＡＳ Ａ” Ｍ
取平均后 ， 两种 观点 是一致 的。 这
式 中， ， ，ｎ 分别 是 电磁波 在第 ｉ 等离 子体 中的实 层 波矢 和衰减 系数 ， ：） ｒ（。 为第 ｉ 与第 ｉ 层界 面上 层 ＋１ 的反射 系数 ， Ｅ 为透 射进 人 第 ｉ 的电 磁 波 的归 一 层
化 电场矢量 ：
．
）
】 ‘
（ ３ ）
图 １ 所示 。 ： 垂直 于等离 子体 层 ， 取 轴 平衡等 离子 体
密度 在 ｊ方 向具有非 均匀性 。
射 电场 矢量为 ：
—
最后 不难得 到总 出射 功率 为 ：
为电磁 波在 第 ｉ 层
与第 ｉ ＋１ 层界 面反射 后 ， 最后 射 出等离子 体层 的 出
△＝ （ Ｅ ） ∑ ｑ
ｏ
由于我 们考 虑 的空 间 尺度 远 远 大 于一 个 波 长 ． 我们 所关心 的是 空 间的平均效 应 。
Ｅｘ（ ） ￣ ｝ｋ ！ Ｊ ｅ ｉ ｐ
（） （ △ ＝ １（
ｔ） ｉ ）
＝‰ ＋‰ （）
× ） ｘ —） 几 ｐ ｅ
维普资讯
第２ ２卷
第 ２期
６月
核 聚 变 与 等 离 子 体 物 理
Ｎ ｃｅ ｔ ｕ ｉｎ ｎ Ｐ ａ ｍ Ｐ ｙ ｉ ｕ ｌａ Ｆ ｓ ａ ｄ ｌ ｏ ８２ 年
基于等离子体反射特性的雷达诱饵技术研究
ｘＨ ＝ｉ ￣ ｏ ，Ｅ ￣ｏ
Ｘ Ｅ ＝ ｉｘ ０ Ｈ ｏ ｏ
（） １
对 于均 匀非磁 化 等离 子体 ， 考 虑 电子 与中 若
等离子 体对 垂 直 入射 电磁波 的振 幅 反 射 系
数 为［ ： ｉ ］
性 粒子 、 离子 和 电 子 的 有 效 碰 撞 频 率 为 ｖ时 ， 其
ｆｅｔｎ ｅｃｌｕａｉｇ ｍｅｈ ｄ ｏ ｈ ｃｏ ｖ ｎ ｔ ｅ ｐａｍａ ｗａ ｎ ｒ ｄ ｃ ｄ Ｓ ｍｅ ｆｃｏ ｓｉｆｕ ｎ ｉｇ ｌｃａ ｃ ａｃ ｌｔ ｔ ｏ ｆｔｅ ｍｉｒ ｗａ ｅｏ ｈ ｌｓ ｓｉ ｔｏ ｕ ｅ ． ｏ ａ ｔｒ ｎ ｌｅ ｃ ｎ ｎ ｔ ｅｒ ｆ ｃｉｅｃ ａ ａｔ ｒ ｔ ｓｗｅ ｅａ ａｙ ｅ Ａ ｅ ｏ ｃｉｅｗａ ｆｅｅ ｏｕ ｅｐａ ｍａａ ａ ａ ｅ ｏ ，ａ ｄ ｈ ｅｌ ｔ ｈ ｒｃｅｉ ｉ ｒ ｎ ｌｚｄ． ｎ ｗ ｃ ｎ ｅｖ ｓｏｆｒ ｄｔ ｓ ｌｓ ｓｒｄ ｒｄ ｃ ｙ ｎ ｅ ｖ ｓｃ
文 章 编 号 ：６ ３ ２ ５ ２０ ）６ ０ ８ ４ １７ —１５ （０ ６ ０ —０ １ 一Ｏ
基 于等 离子 体 反射 特 性 的 雷达 诱 饵技 术 研 究
郭 宇翔 ， 李晓 霞
（ 肥 电子 工 程 学 院 ， 徽 台 安 台肥 ２０ ３ ３ ０７）
摘
要： 在研究等离子体与电磁波相互作用的基础上 ， 到了均匀 非磁 化等离子体 对入 射电磁波 的反 射 系数 ， 得 通
（） ３
当电磁 波从 空气 中垂 直入 射 到 非 磁 化 等离
１ 均 匀 非 磁 化 等 离 子 体 与 电磁 波 的相 互作 用
电磁 波在 等离 子体 中传播 时 ， 守麦 克斯 韦 遵
不均匀磁等离子体的隐身机理——圆极化电磁波的碰撞吸收
不均匀磁等离子体的隐身机理——圆极化电磁波的碰撞吸收刘少斌;莫锦军;袁乃昌
【期刊名称】《电波科学学报》
【年(卷),期】2002(017)003
【摘要】研究了圆极化电磁波在不均匀磁等离子体的传播和吸收.讨论了不均匀磁化等离子体片对平行于磁场方向传播的左、右旋圆极化电磁波的碰撞吸收,计算了不同条件下衰减率.计算表明,当电磁波的频率接近电子碰撞频率时,磁等离子体对电磁波的吸收达到最大值.当入射电磁波的频率很低时,不均匀磁化等离子体中碰撞对雷达波的吸收非常小.当入射电磁波频率较高时,等离子体的碰撞对入射电磁波的衰减很有效.
【总页数】6页(P258-263)
【作者】刘少斌;莫锦军;袁乃昌
【作者单位】国防科技大学电子科学与工程学院,湖南,长沙,410073;南昌大学基础部,江西,南昌,330029;国防科技大学电子科学与工程学院,湖南,长沙,410073;国防科技大学电子科学与工程学院,湖南,长沙,410073
【正文语种】中文
【中图分类】TN011
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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
８ ９
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
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 ：
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 ，
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
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
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
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 日期 ：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 ，
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 ：
第２ ０ ４ １卷 年 月 ２ 期 ０ 第４ １
撬恭
ＶＩ２Ｎ． ｏ１ ｏ ． ４
Ａｐ ．２ １ ｒ ００
ｄ ｉ Ｏ ９ ９ ．ｓ ．５ ３－７ ５２ １ ． ． ８ ｏ： ． ６ ／ｉ ｎ１ ６ － ９ ．０ ００ ０ ｌ ３ ｊｓ ４ ４２
均匀非磁化 等离子体 对入射平 面 电磁 波的吸收
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
ｌ — Ｉ ２
０． １ Ｏ５ ． １Ｏ ． １５ ． ２Ｏ ．
２ ５ ２ ７
１ ｌ ２ Ｏ
７
３１ ．
１７ ． １８ ．
１７ ． １７ ．