高頻電磁波在弱電離等離子體中傳播的數(shù)值模擬研究.pdf

1、碩士學位論文高頻電磁波在弱電離等離子體中傳播的數(shù)值模擬研究NumericalSimulationofHighFrequencyElectromagneticWavePropagationinWeaklyIonizedPlasma學21002049大連理工大學DalianUniversityofTechnology大連理工大學碩士學位論文摘要電磁波在等離子體中傳播是一個重要的研究領域，近年來，由于其在飛行器隱身、電磁防護、電磁對抗、空間通

2、訊等領域的應用潛力而備受關注。本文針對等離子體隱身，模擬研究了高頻電磁波在弱電離等離子體中的傳播過程，使用電磁波麥克斯韋方程和等離子體流體方程描述此過程，并采用時域有限差分法求解。詳細討論了等離子體的各個特征參數(shù)對電磁波反射、衰減的影響，并且分析了不同類型的衰減機制。首先，討論了電磁波垂直入射等離子體情況。等離子體對電磁波有高通濾波性質，等離子體頻率為電磁波的截止頻率，高碰撞頻率可以弱化這種性質，使得截止頻率向低頻區(qū)移動。碰撞衰減是電磁

3、波在等離子體中能夠有效衰減的主要機制，不同入射電磁波頻率對應不同最佳碰撞頻率。電磁波入射呈拋物型分布的不均勻等離子體時會發(fā)生共振衰減，這種明顯區(qū)別于碰撞衰減的共振衰減發(fā)生在入射電磁波頻率與等離子體最大電子密度處對應的等離子體頻率相近時。其次，討論了電磁波斜入射等離子體情況。對橫磁波(TM波)，斜入射角度越大，在大氣一等離子體界面處反射越大，進入等離子體后的TM波，斜入射角度越大，衰減越大。對橫電波(TE波)，斜入射角度為30。附近時，在

4、大氣一等離子體界面處反射最小，進入等離子體后的TE波，斜入射角度越大，衰減越大。TM波和TE波都是不同入射角度對應有不同最佳電子密度。最后，討論了電磁波在磁化等離子體中的傳播特性。外加磁場平行于入射電磁波方向，對于無碰撞等離子體，當入射電磁波頻率與電子回旋頻率相近時，會發(fā)生電子回旋共振衰減，共振點隨外加磁場改變而變化。外加磁場垂直于入射電磁波方向，電磁波會在無碰撞和強碰撞等離子體中都發(fā)生高混雜共振，且共振點隨等離子體電子密度和外加磁場的