基于FDTD方法的电波在等离子体中传输特性研究

根据时域有限差分法(Finite Difference Time Domain, FDTD)的基本原理,本文首先分析了等离子体的物理场特性及数值计算,然后介绍了飞行器再入时等离子鞘的形成以及等离子体相对介电常数对波的衰减,最后通过三维FDTD和二维FDTD模拟了电磁波在等离子体中的传播情况,证明了FDTD方法是解决电磁波在复杂媒质中传播的一种有效方法,并探究了飞行器再入段黑障区通信的理论和方法。     

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.     

非磁化等离子体与电磁波的作用

为了将等离子体RCS减缩技术应用于飞行器上,首先从微观角度分析等离子体与电磁波的作用;然后通过计算机仿真技术,分析了等离子体对电磁波的吸收、反射性能;最后探讨了几种解决等离子体电磁兼容问题的方法。结果表明等离子体对电磁波有一定的吸收效果,并可通过控制覆盖在飞行器表面等离子体的形状改变飞行器的电磁外形。等离子体RCS减缩技术具有潜在的工程应用价值。     

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.     

临近空间飞行器等离子体鞘套的太赫兹波穿透特性

临近空间高超声速飞行器再入过程中会产生等离子体鞘套,干扰电磁波对飞行器的探测.针对这一问题,对典型临近空间飞行器模型进行建模,模拟其再入过程中不同飞行工况下的流场分布.基于流场分布对等离子体参数分布进行建模,利用散射矩阵方法从理论上对太赫兹波在等离子体鞘套中的传输特性进行计算.计算结果表明高频太赫兹波能够有效穿透等离子...     

应用于飞行器隐身等离子体的分析

根据雷达波隐身对等离子体电子数密度的要求 ,分析计算说明了热平衡与非热平衡等离子体以及冷等离子体可应用于飞行器的隐身。通过对等离子体不同产生方法、临界电子数密度的分析以及气体击穿电场强度的计算 ,归结出了不同等离子体的特点 ,并进而说明用稳态电源以及微波源产生的等离子体适合应用于飞行器隐身     

等离子体隐身技术浅析

关于等离子体对雷达波的隐身机理,等离子体的红外及可见光隐身,等离子体天线,飞行器用等离子体火花杆,等离子体喷枪等问题,本文作了初步探讨。这对开展等离子体隐身技术的进一步研究是必要的,也可能是有帮助的。     

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.     

海水中电磁波的弯曲

利用导电媒质中的斯耐尔定律 ,研究了电磁波在空气—海水界面的行为及在海水中的传播情况 ,得出了低频电磁波总是沿垂直海面的方向向海里传播 ,在存在温度梯度的情况下电磁波在向海底传播过程中会发生弯曲的结论     

等离子体干扰巡航导弹研究

等离子体干扰技术作为一种全新的概念,日益受到人们的关注。根据GPS系统制导巡航导弹的特点和等离子体对电磁波传输的影响,探索了一种等离子体抗巡航导弹(GPS制导)新途径。对干扰所需最小等离子体自由电子数密度进行了估算,分析了该途径干扰对抗巡航导弹的可行性,为防御巡航导弹提供了理论依据及数据参考。     

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.     

入射频率对高功率微波与等离子体相互作用的影响分析

通过建立等离子体中的波动方程、电子传递方程和重物质传递方程,研究了等离子体对高功率微波传输特性的影响。研究了高功率微波与等离子体相互作用中产生的电子密度和透射电场的变化过程,并重点分析了变化过程中入射波频率产生的影响。研究结果表明,在相互作用过程中,等离子体中的电子密度和透射电场在一定条件下会发生阶跃变化,即等离子体区域平均电子数密度会在极短的时间内由1×10~9m~(-3)增加到1×10~(19)m~(-3),平均电场强度也会由初始场强跃变为零,并且这种变化的产生存在一定的入射阈值场强和最低产生时间。当入射电磁波的频率不同时,产生阶跃变化所需的场强阈值和最低产生时间就会变得不同,高功率微波与等离子体相互作用中存在一定的色散效应。在所考虑的范围内,阈值场强随入射波频率线性增长,而最低产生时间随电磁波频率呈非线性增长变化。     

飞行器等离子体隐身技术

结合目前国际上飞行器隐身技术的发展状况,对等离子体隐身技术及其特点作了介绍,并对其在飞机隐身领域的应用及前景进行了分析。分析发现等离子体隐身技术较其他类型的隐身技术最大的优点是不影响飞机的机动性能,且费用低廉,具有很高的应用价值。     

有耗媒质中目标体散射特性的TSNU-PSTD模拟

结合PML边界条件的傅立叶时域伪谱(PSTD)算法已被广泛用于模拟电磁波传播和目标散射,但传统的PSTD方法在每个坐标方向上需要均匀分布的空间坐标网格点,因而不能够很好地模拟曲面目标和与网格空间尺寸不一致的目标,基于变空间非均匀网格的PSTD(TSNU-PSTD)方法可以很好地克服这些不足。将CFS-PML边界条件应用在PSTD算法中,并将其与TSNU-PSTD方法相结合模拟了大范围有耗媒质中介质体目标的电磁散射,部分计算结果与FDTD计算结果进行了比较。仿真结果表明,TSNU-PSTD算法只需平均每波长分成3个网格就可以得到令人满意的计算结果,可高效地分析大范围有耗媒质中曲面形状目标体的散射特性。     

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。     

故障传播有向图在地面电源故障诊断的应用

基于图论的故障诊断方法能够有效地缩小故障源的搜索范围,在最短的时间内找到真正产生故障的部件。采用故障传播有向图的方法对某飞行器地面电源故障诊断算法进行了研究,针对该飞行器地面电源的物理结构及相关的电气特性得到其故障传播有向图,并经过一些运算后将有向图进行了分层重构,最后利用故障定位算法模拟了故障定位的过程,得到了很好的效果。     

基于组合媒质通道模型的地下目标成像

由于电磁波在穿越不同介质时会出现折射现象,因此在地下目标成像过程中,电磁波信号穿越从雷达到地下目标的组合通道的路径不是直线而是折线,此时利用常规的自由空间中的合成孔径成像方法已经不能对目标进行成像。基于电磁波的传播规律和地层有耗媒质的特性,提出了电磁波传输的组合通道模型,并将其应用到地下目标成像中。通过仿真比较可以看出,使用组合通道模型对地下目标成像效果有明显的改善,组合通道模型适用于对分层土壤中的地下目标成像。     

海水中超低频电磁波传播特性

利用电磁波传播所满足的麦克斯韦方程组,研究了超低频电磁波在海水中、海气界面和跃层界面的传播特性,为超低频雷达通过探测海洋内波引起的电导率的扰动进而判断海洋内波的存在提供理论依据。     

蒸发波导条件下海杂波强度仿真与应用

蒸发波导是海洋大气环境中经常发生的一种异常折射现象,其能将电磁波捕获在波导内形成波导传播,使电磁波以较小的损耗传播到较远的距离,但同时也增大了雷达接收到的海杂波强度.从海杂波的后向散射系数模型和抛物方程法(PE)计算蒸发波导中的传播损耗两方面考虑,利用雷达方程详细推导海杂波仿真原理并实施仿真,最后介绍此仿真方法在海杂波...     

大气波导对电子侦察设备的影响

电磁波异常传播,使武器装备的作战使用更加灵活机动。为充分利用大气波导条件,发挥电子侦察设备效能,使战场态势向有利于己方方向转化,在介绍大气波导分类的基础上,建立评估电子侦察设备的有效探测区的模型,给出用抛物线方程及其分布傅里叶算法计算电磁波在表面波导条件下传播的数值模拟方法,并分析了大气波导对电子侦察设备的影响情况。