天線與有限邊界等離子體相互作用的研究.pdf

1、大氣流在流經高超聲速飛行器表面的時候會被在飛行器前端的激波加熱，隨后與飛行器表面產生摩擦。在速度接近10馬赫的時候，激烈的加熱效應會使分子離解。這一過程使得氣流轉變?yōu)殡婋x流，形成包圍著飛行器的等離子體殼層。等離子體殼層的形成會對天線輻射的傳輸產生十分嚴重的衰減，導致飛行器無法與地面指揮中心進行通訊，引起所謂的“黑障”問題。
　　本文以改善“黑障”現(xiàn)象為目標，運用磁流體理論和多種數理工具，以球形雙極天線在球形等離子殼層中的天線輻射為

2、例，系統(tǒng)地研究了天線與有限邊界等離子體的相互作用，主要內容包括：
　　從等離子體的統(tǒng)計力學圖像出發(fā)，計算了玻爾茲曼方程速度的各階矩，并使用氣體狀態(tài)方程進行截斷，從而得到了等離子體的磁流體模型。進而在準中性和冷等離子體假設下，推演了等離子體的雙磁流體模型。并運用該模型和電動力學的相關理論，導出了等離子體的介電常數和色散關系，從而得到了等離子體的電動力學模型。
　　在等離子體電動力學模型的基礎上，構建了球形等離子殼層中球形雙極天

3、線的亥姆霍茲方程，并對該方程使用分離變量法進行求解，最終得到了本例中天線輻射的通解。本文使用通解對電磁介質分解面處的邊界條件進行了匹配，最終得到了球形等離子體殼層中球形雙極天線的輻射模型。
　　為了找到改善“黑障”現(xiàn)象的有效方法，本文計算并分析了相對天線輻射強度隨等離子體殼層數密度的變化規(guī)律，發(fā)現(xiàn)了在天線輻射頻率小于等離子體振蕩頻率的時候出現(xiàn)的輻射增益現(xiàn)象。本文對該現(xiàn)象的機理和影響該現(xiàn)象的因素進行了研究。計算結果表明天線的半徑和工