等離子體天線的輻射與散射特性分析.pdf

1、本文主要運(yùn)用數(shù)值模擬方法從理論上研究等離子體天線的輻射與散射特性，內(nèi)容涉及等離子體與電磁波的相互作用、等離子體天線、等離子體隱身技術(shù)三個(gè)方面，基本上不涉及工程實(shí)現(xiàn)。 論文首先對研究工作所涉及的幾個(gè)重要等離子體物理參數(shù)進(jìn)行了簡單介紹和必要的推導(dǎo)。 時(shí)域有限差分（FDTD）方法是目前解決非均勻、各向異性、色散媒質(zhì)的一種常用數(shù)值方法。等離子體作為一種典型的各向異性色散媒質(zhì)，正好適用該方法。為此，論文首先運(yùn)用輔助差分方程（ADE

2、）算法非常簡便地推導(dǎo)了非磁化等離子體的FDTD公式，接著利用分段線性遞歸卷積（PLRC）算法詳細(xì)推導(dǎo)了磁化等離子體的FDTD公式，并首次將PLRC算法推廣到任意磁偏角情形的磁化等離子體，然后用計(jì)算實(shí)例對公式的正確性進(jìn)行了檢驗(yàn)。此外，討論了同軸線內(nèi)導(dǎo)體的細(xì)導(dǎo)線模型處理以及近遠(yuǎn)場變換技術(shù)。在此基礎(chǔ)上，考察了等離子體覆蓋層對單極子天線和微帶貼片天線的影響，并通過添加介質(zhì)隔離層、引入適當(dāng)?shù)男Ｕ齺頊p小等離子體的影響。 本文重點(diǎn)在于對一種全

3、新概念天線──等離子體天線的探索性研究。首先簡單討論了等離子體天線的基本原理，著重推導(dǎo)了等離子體介質(zhì)圓柱波導(dǎo)的色散方程。然后設(shè)計(jì)了一種同軸線激勵(lì)的等離子體鞭天線，并分析了它的輻射與散射特性。 論文正確推導(dǎo)了二維橫磁（TM）波入射等離子體覆蓋導(dǎo)體圓柱以及介質(zhì)包圍等離子體圓柱的解析公式（Mie級數(shù)解）。采用基于體積分方程的矩量法（MoM）分析了二維等離子體柱以及三維等離子體鞭天線的散射特性。在MoM的求解過程中，通過結(jié)合共軛梯度－快