等離子體鞘套包覆環(huán)境下的低頻通信天線設(shè)計(jì).pdf

1、超高聲速飛行器再入大氣層時(shí)，會(huì)經(jīng)歷長達(dá)幾分鐘的“黑障”階段。若“黑障”得不到有效解決，將會(huì)給飛行員和飛行器帶來巨大生命和財(cái)產(chǎn)威脅。因此，本文針對(duì)“黑障”通信提出了一種方法：將小環(huán)天線作為飛行器發(fā)射天線。通過理論與實(shí)驗(yàn)方式研究小環(huán)天線穿透等離子體的能力并驗(yàn)證了該方法的可行性。在此基礎(chǔ)上通過研究小環(huán)天線的遠(yuǎn)場(chǎng)的輻射特性，進(jìn)一步驗(yàn)證小環(huán)天線作為發(fā)射天線能夠正常工作的可能性。而后，提出方案可行方案以滿足小環(huán)在工作時(shí)能夠?qū)崟r(shí)測(cè)量以及遇到惡劣環(huán)境時(shí)

2、能自動(dòng)調(diào)諧的要求。
　　本文首先回顧了在等離子體鞘層“黑障”通信領(lǐng)域國內(nèi)外的研究進(jìn)展，對(duì)國內(nèi)外科研工作者為解決“黑障”通信問題所做的努力和工作進(jìn)行了簡要地介紹。其中，主要介紹了為解決“黑障”通信所設(shè)計(jì)或研究的可行方法，同時(shí)介紹了本文研究內(nèi)容的前置研究基礎(chǔ)。隨后根據(jù)前人的研究成果，對(duì)等離子體的等效媒質(zhì)特性進(jìn)行了理論介紹，以及在等離子體中電磁波的傳播特性和等離子體對(duì)電場(chǎng)與磁場(chǎng)分布特性的影響。
　　根據(jù)等離子體對(duì)電磁波傳播及對(duì)電磁

3、場(chǎng)分布的影響，設(shè)計(jì)方案以實(shí)現(xiàn)穿透等離子體功能。以磁偶極子作為起始研究對(duì)象，并對(duì)其進(jìn)行理論分析。再由磁偶極子延伸為磁基本振子，依據(jù)磁基本振子的輻射特性和等離子體的通信衰減特性，選擇了低頻段電磁波進(jìn)行通信。建立實(shí)際模型，用于實(shí)際環(huán)境中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)試，獲得了較符合理論預(yù)期的結(jié)果。
　　由于磁偶極子具有自身局限性且另有理論限定和實(shí)際應(yīng)用約束，又考慮到現(xiàn)有模型的內(nèi)部損耗較大，因此需要選擇更好的更實(shí)用的電路和匹配元件來搭建模型，兼具滿足小環(huán)天線

4、的輻射特性要求。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步改進(jìn)了小環(huán)天線并進(jìn)行遠(yuǎn)場(chǎng)測(cè)試，以及理論分析和圖形變化趨勢(shì)的分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果符合理論預(yù)期，實(shí)現(xiàn)了小環(huán)天線的遠(yuǎn)距離信號(hào)傳輸。
　　最后，鑒于小環(huán)天線在實(shí)際工作中會(huì)遇到各種各樣復(fù)雜的工作環(huán)境，而對(duì)于低頻小環(huán)天線，環(huán)境的改變會(huì)產(chǎn)生更大的變化甚至失諧。因此，需要設(shè)計(jì)一自動(dòng)匹配系統(tǒng)對(duì)失諧后的小環(huán)天線進(jìn)行重新調(diào)諧并實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)反饋。依據(jù)小環(huán)天線的特點(diǎn)，本文提出了一種可行的自動(dòng)匹配系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，以完成小環(huán)天線的整體設(shè)