等离子体与高功率微波相互作用中电子分布特性

电子数密度是表征等离子体物理特性的一项重要因素,在等离子体与高功率微波的相互作用中,等离子体对入射电磁波的吸收、衰减和屏蔽等电磁特性可通过电子数密度的变化进行表征。基于等离子体流体近似研究方法,利用COMSOL软件求解等离子体中的波动方程、电子传递方程和重粒子传递方程,计算分析了等离子体与高功率微波相互作用中的电子分布特性,重点分析了相互作用中平均电子数密度和平均电子能的数值和空间分布变化过程。研究表明,在高功率微波作用下,等离子体区域电子数密度在数值上会产生剧烈的阶跃变化,形成雪崩效应,在空间分布上电子数密度峰值产生趋于入射方向移动的变化;电子能的变化与入射波激励和电子数密度相关,随入射激励增加呈增长趋势,随电子数密度的增加而减小。     

低温等离子体用于高功率微波防护研究

等离子体对于高功率微波的攻击具有独特的防护效果。基于等离子体流体近似方法,利用COMSOL软件研究了高功率微波与柱状等离子体阵列相互作用过程中入射电场随时间的演变过程,分析了等离子体防护高功率微波的物理过程和作用机理。研究结果表明,入射的高功率微波会使等离子体参数发生剧烈变化,特别是其电子密度将急剧增加,从而使等离子体对入射的高功率微波表现出类似金属的电磁特性,最终实现对入射高功率微波的有效防护。此外,利用高频辉光放电产生柱状等离子体阵列,通过实验验证了等离子体对高功率微波的防护作用。最后,总结了基于等离子体的高功率微波防护技术需解决的主要问题。     

相对论带电粒子与电磁波包之间的相互作用

研究了相对论带电粒子与电磁波包之间的相互作用,给出了带电粒子运动方程的严格解,得出了粒子的位置、速度和能量的显示表达式。本文结果对基础等离子体物理、自由电子激光、高功率微波和粒子加速器等领域具有一定的参考意义。     

磁化等离子体对电磁波反射系数的计算分析

为了从理论上分析磁化等离子体对飞行器隐身的机理,采用等效输入阻抗方法计算金属平板前非均匀磁化等离子体层对垂直入射电磁波的功率反射系数,结果表明:电子数密度大小、入射波频率、等离子体碰撞频率和外磁场是功率反射系数的主要影响因素.电子数密度、等离子体碰撞频率取值必须合适,外加磁场才能明显降低等离子体对入射电磁波的功率反射系数.     

不均匀非磁化等离子体柱的ZTFDTD分析

推导出了一种归一化的Z变换FDTD算法(ZTFDTD),将这种方法用于仿真电磁波与非磁化等离子体的相互作用的研究中,给出了非磁化等离子体的FDTD迭代公式.通过二雏模型分别仿真了在不同等离子体自由电子密度分布下等离子体柱对同一频率电磁波的折射作用、相同自由电子密度分布下等离子体柱对不同频率电磁渡的折射作用,以及在不同电磁波频率和等离子体碰撞频率下,非磁化等离子体柱对电磁波的折射和碰撞吸收作用.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.     

基于旋转点电荷模型的舰船腐蚀电场

为了找出轴频电场无法彻底消除及实际测量中静电场产生波动曲线问题的原因,基于旋转点电荷的建模方法对舰船腐蚀电场进行研究。利用汉克尔变换对点电荷在三层介质中产生的电场进行近似求解,得出一定转速下感应电场随时间、螺旋桨半径及水面距离变化的规律曲线图,并通过实验验证了理论结果的正确性。结果表明:螺旋桨旋转产生的感应电场是构成舰船腐蚀电场的一部分,一定转速下的感应电场频率与螺旋桨转动频率一致,并会随着螺旋桨半径及与水面距离的增加而减小。     

电可控等离子反射镜

使用相控阵控制高频微波波束的另一个方案是电控无惯性宽带微波反射镜的方向。这样一个系统能为搜索或跟踪雷达控制一个或多个高功率波束。并且该系统具有宽的瞬时射频带宽。近期实验证实。该系统可构成平面等离子反射器。其电子密度高到足以反射Ｘ波段的微波功率。估算这些等离子薄层的微波波束功率传输能力,在告昨频率时可超过３ＫＷ／ｃｍ＾２。等离子体反射器是通过激励虚阴极和金属平板阳极之间的辉光放电形成的。它们都在１５     

利用行波管放大器产生微波波段拍波实验

介绍了一种先利用初级源进行小功率合成产生微波波段拍波 ,然后再用单只行波管放大器进行功率放大产生较高功率微波波段拍波脉冲的方法 ,目的在于为高功率微波效应研究提供方便、实用的拍波效应源。实验结果显示 :利用单只行波管放大器可以在微波波段产生拍频为 1MHz～几百MHz的拍波 ,并可以调节两个频率分量在总输出中的功率比例 ,实验获取的拍波脉冲输出功率为 2kW ,脉冲重复频率为 10kHz。实践证明 ,这种方法可以满足部分高功率微波拍波效应研究的需要 ,有一定的推广应用价值     

Spark-05加速器真空界面设计

为了驱动中高阻抗的高功率微波源,建造了油介质Blumlein型加速器Spark-05,其真空绝缘子界面为设计的难点之一。为了减小体积和结构简单,确定了真空界面采用径向绝缘结构,利用静电场有限元程序计算了界面上的电场分布,通过调整均压环和屏蔽环的形状使电场分布更加均匀,真空界面上沿面场强和三结合点处场强均得到了有效的控制,在1MV实验中工作稳定。     

非线性超晶格中波的传输特性

把非线性薛定谔方程转化成二阶差分方程,通过迭代此差分方程得到入射波幅和透射系数,讨论了非线性系数不同时可透射的入射波幅的变化.     

坦克外壳对内部电磁波的影响及其振荡干扰波型的数值计算

在坦克的金属立方体盒子模型下,分析了坦克外壳对内部电磁波的影响,并对Lc型电路激发的电磁波在坦克内部形成的振荡波型进行了计算,分析了该类电磁振荡波对坦克内部其他电子元件产生电磁干扰的作用机理,对一种最低频率的谐振波型进行了仿真模拟,提供了对坦克内部电磁波电场分量及磁场分量的一种分析计算方法,为研究坦克内部电子设备的电磁干扰规律提供了思路,对提高坦克的电磁兼容性能具有一定参考意义。     

左手材料涂敷目标的RCS仿真研究

左手材料的介电常数和磁导率都为负值,电场、磁场和波矢量在左手材料中表现为左手螺旋关系,相速与群速方向相反。根据传输线理论分析了波入射到分层媒质上的表面反射系数,计算了随入射波频率、涂层厚度变化情况下的左、右手材料的反射率;基于非均匀有理B样条参数曲面模拟目标的几何外形,采用物理光学法计算了涂敷左手材料目标的雷达散射截面...     

天波超视距雷达海杂波多普勒特性分析

首先对天波超视距雷达波束入射余角范围进行估算,再根据高频电磁波与海面相互作用产生Bragg谐振散射的特性,对一阶海杂波的产生机理进行了分析,得到了一定入射余角条件下一阶海杂波的多普勒频移特性。结合产生二阶海杂波的三种情况,分析了二阶海杂波的多普勒特性,并指出了天波超视距雷达对海探测舰船目标的困难性。     

微波武器:法军的未来装备

高功率微波武器是指能发射峰值功率在吉瓦以上、频率为1吉赫～300吉赫的脉冲微波束,用以毁坏敌方电力和电子设备的定向能武器,有时也被称为射频武器。按照结构,微波武器分为可重复使用的高功率微波定向发射系统和一次使用的高功率微波弹两种。从目前的发展趋势来看,射频/微波武器进入实用阶段的时间可能会比专家们以前预测的要提前。     

高超声速圆球绕流流场及其近尾尾迹流场电磁散射特性分析

采用分段线性电流密度递归卷积时域有限差分(PLJERC FDTD)方法计算高超声速导电金属球绕流流场及其近尾尾迹流场电磁散射特性,分析等离子体绕流流场RCS的频率特性、双站散射特性、极化特性及随飞行高度、飞行马赫数、入射角的变化关系.计算表明,前向散射方向是全方位散射中RCS取得最大值的方向;马赫数较大(本文Ma≥14)时,入射波频率增大、马赫数增大及飞行高度降低,绕流流场前向RCS增大.马赫数较小(本文Ma≤10)时,飞行马赫数、高度及入射角变化对绕流流场UHF、L、S波段后向RCS和双站RCS影响很小;在UHF、L波段,绕流流场及本体的后向RCS差距较小.马赫数较大时,大范围过密等离子体尾迹的形成使得电磁波垂直轴线入射时绕流流场增大了目标本体的后向RCS;在L、S波段,绕流流场后向RCS曲线可用一条直线逼近.     

载人飞船等离子体鞘电子密度分布的数值计算

研究高温空气的不同物理模型对载人飞船返回舱等离子体鞘电子密度的影响 ,包括热力平衡的化学非平衡模型与热力、化学都是非平衡的模型的比较 ,以及七组元模型与十一组元模型的比较。采用NND格式和时间预处理技术 ,得到了非平衡流全NS方程的时间渐近解 ,计算了载人飞船等离子体鞘电子密度的典型结果。与飞行试验及有关文献数值计算结果之比较表明 ,本文的计算结果是可信的     

不同的扩散模型对再入体等离子体鞘电子密度分布的影响

本文研究不同的扩散模型对再入体等离子体鞘电子密度分布的影响。由于电子和离子的质量相差三个量级以上,电子的浓度扩散速度比离子大得多,引起正负电荷分离。由此产生的诱导电场又阻碍带电粒子的扩散运动。本文同时考虑这二种影响扩散的因素,得到了非平衡等离子体鞘带电粒子分布的数值解,并与准中性模型、双极扩散模型等其它三种近似模型进行了比较。计算表明:流场的大部份区域满足等离子体准中性假定,但在物面和激波附近存在电荷分离较明显的薄层,其厚度约为Debye屏蔽长度的量级。这种边界效应对中性粒子的分布影响甚微,但对带电粒子的分布则产生一定的影响。由此可以判断各种扩散模型的适用性。     

对光的半波损失的探讨

本文根据光的电磁波理论 ,对光的半波损失产生的条件及本质进行了深入的探讨 ,并对几个光学实验进行了分析。证明了光只有在特定的角度入射时才会发生半波损失 ,在一般斜入射时 ,反射光并没有半波损失 ,但有相位的突变     

开口金属腔体对强电磁脉冲的耦合效应

为了评价腔体开口因素对核电磁脉冲(High-amplitude Electro Magnetic Pulse,HEMP)和高功率微波(High Power Microwave,HPM)破坏效能的影响,采用CST电磁计算软件建立强电磁脉冲的孔缝耦合模型,研究孔缝的位置、大小以及长宽比对HEMP和HPM耦合效应的影响。结果表明,孔缝的位置、大小及长宽比对HEMP的耦合效应影响较大,合理控制孔缝的位置、大小以及长宽比能在一定程度上削弱HEMP的破坏效能。对于HPM,相同条件下其耦合效应要明显强于HEMP。在孔缝达到一定尺寸后,其大小和长宽比对HPM的耦合效应影响较小,仅孔缝位置会带来较大的影响。当开口平面与HPM入射方向平行时,耦合效应最弱,但此时耦合进入腔体内的能量还是很容易达到多种电子元器件的电磁损伤阈值级别。     

蒸发波导对毫米波传播的影响分析

在毫米波电子对抗领域,通常认为毫米波频段电磁波传播近乎于直线传播,因此研究重点多集中于视距范围内对抗方法研究.但在海洋大气环境中,由于蒸发波导的存在,满足一定条件的毫米波频段电磁波传播会出现超视距现象.为此,在对蒸发波导及毫米波传播特点研究基础上,重点分析了蒸发波导中毫米波频段电磁波的最低陷获频率、最大发射仰角以及形成波导传播后蒸发波导内毫米波射线追踪问题.对毫米波超视距电子对抗研究具有重要意义.