等离子体对电磁波的反射作用及应用分析

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近年来,随着航空航天技术的突飞猛进,在技术发展过程中发现很多航空航天活动以及技术中会接触到等离子体。比如飞行器再入段过程、高超声速飞行器飞行时以及等离子体隐身技术中均接触到了等离子体。在这些场景中等离子体对电磁波的反射作用、衰减作用均在其中的某些技术环节中有利有弊。因此研究等离子体对电磁波的反射作用非常有意义。首先,本文分析了附在完全反射体上的稳态等离子体对电磁波的反射作用,并使用时域有限差分法对其进行了数值计算,表明稳态等离子体对在一定频带内的电磁波的反射会变小,对处于频带之外的电磁波的反射很大。等离子体的电子密度、碰撞频率和等离子体厚度影响着频带的位置、反射大小以及这一频带的带宽。其次,分析了突变以及按正弦规律变化的时变等离子体对单频以及宽带信号的频谱影响,使用时域有限差分法对频率漂移情况进行了数值计算。表明瞬变等离子体使电磁波频率向高频漂移,且新频率只产生于等离子体电子密度发生变化的时刻。而按正弦规律变化的时变等离子体会与电磁波产生类似交调的作用,产生若干寄生频率。寄生频率点与时变等离子体的变化频率有关。按正弦规律变化的时变等离子体的基准电子密度、变化幅度、变化频率影响着寄生频率的幅值、位置和数量。最后,以等离子体对雷达测距的影响为背景,分析稳态等离子体以及时变等离子体对线性调频波雷达测距的影响,使用时域有限差分法对其进行了数值计算仿真,结果表明稳态等离子体对雷达测距影响较小,而按正弦规律变化的等离子体会使雷达测距出现假目标信号。正弦规律变化的等离子体的变化频率影响着假目标信号的位置,变化幅度、基准电子密度影响着假目标信号的强度。
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