电磁波在磁化等离子体上的反射特性研究

研究了垂直入射的平面电磁波在分层均匀磁化等离子体中的传播规律,对包覆在金属平板表面的一维线性非均匀磁化等离子体层的反射系数进行了数值计算,并对计算结果进行了讨论。     

手征等离子体波导电磁波传输特性

本文把电磁场分解成横向和纵向分量，导出了简明的普适性手征等离子体填充任意截面柱形波导的波动方程和横向纵向场量的关系式，导出了部分填充手征等离子体波导的色散方程。据此调查其电磁波的传播特性。     

等离子体波导中电磁波的色散特性

本文对全部充满等离了体且有外加恒定磁场手圆柱波导的电磁波色散特性进行了分析，对原有的色散方程进行了修正，在色散图上提出了一种新的电磁波分类方法，南原有的波分类相比，这种分类更为合理，同时，通过对新的色散方程进行数值求解，发现了原有计算结果的一些错误。     

电磁波在等离子体中的传播衰减

针对通信黑障的问题,文中从电磁波在等离子体中的传播特性出发,利用Matlab数值仿真,研究不同电磁波频段,不同等离子体参数,包括等离子频率、碰撞频率、等离子温度、压强等对电磁波传播衰减的影响,以及外加磁场作用下,不同极化的电磁波在等离子体层的传播衰减特性。研究结果表明:外加磁场可明显降低圆极化电磁波衰减,并且当外加磁场满足一定条件,大于最小磁场强度时,电磁波衰减小于10 dB;且同等条件下右旋极化比左旋极化电磁波的衰减更小,为了获得较小的电磁波衰减,右旋极化电磁波所需的磁场强度也小于左旋极化。     

电磁波在等离子体中的热致非线性衰减

研究了电磁波对等离子体进行加热所产生的非线性效应,分析了电磁波在等离子体中传播的热致非线性衰减,通过与线性衰减的计算结果进行比较,指出当电磁波频率较低且传输距离较远时线性计算产生较大误差,必须考虑电子温度升高引起的非线性衰减,并且分析了非线性衰减随频率、入射电波场强、传输距离等的变化关系,指出在一定条件下,电波对等离子体的加热可使电波的非线性衰减小于线性衰减。     

等离子体绕流场电磁波传输特性分析

本文分析了等离子体绕流场中电磁波传输特性随几个主要物理参数的变化规律,包括电子密度、谐振频率、碰撞频率等。通过时域有限差分(finite-difference time-domain, FDTD)方法进行了仿真,结果表明在典型仿真输入条件下,在米波至毫米波波段,随着谐振频率升高,等离子体绕流场反射率升高、透射率降低;在米波至厘米波波段,随着碰撞频率升高,等离子体绕流场反射率降低、透射率规律性不显著;在毫米波波段以上,等离子体绕流场的反射率和透射率与碰撞频率关系不大,而且反射很弱,以透射为主。目标飞行高度在30～50 km且速度在5 000 m/s以上时,目标驻点处等离子体绕流场对S、C、X波段有显著的衰减作用,影响雷达探测或产生黑障现象。开展了基于高焓激波风洞的等离子绕流场电磁特性测量实验,获取了C、X波段雷达散射截面(radar cross section,RCS)数据和绕流场电子密度数据,并利用其验证了仿真结果的正确性。     

电磁波在气体放电快速产生的等离子体中传播

本文根据气体放电的平均电流密度表达式，通过解麦克斯韦和波关方程，求得了电磁波与气体放电快速产生的等离子体工作用时场的表达式。并对圆极化平面电磁波进行了讨论，得到场的表达式、反射和传输系数。     

非均匀磁化等离子体中电磁波的反射

主要研究磁化、稳定、二维、非均匀等离子体中的电磁波反射,讨论各种等离子体参数对反射功率的影响,计算每一分层边界的反射系数,推导总反射功率,并得出反射功率取决于电子密度、碰撞频率以及入射波的传播角.其中非均匀等离子体用分层来模拟.假定每一分层的电子密度为常数,但总的电子密度服从抛物线分布.     

回旋波在相对论运动磁化等离子体上反射和透射

本文研究回旋波在盯对论运动磁化等离子体中的传播特性和在磁化相对论邮电束前上的反射增益。导出了回旋波的反射系数、透射系数和透射波色散关系和频率关系公式，讨论了透射波（右旋波和左旋波）的色散特性、传播特性和反射波的增益及生产全反射的入射频率区域。     

运动等离子体中电磁波的相对论效应

本文给出了组成关系的Ｅ、Ｂ表示，导出运动介质中的波动方程及场量Ｅ、Ｈ纵分量满足的方程。对于电磁波垂直入射于向运动的等离子体介质表面，求得了反射波，透射波以及透射波的色散关系和频率关系，讨论了透射波的截止和反向及频率移动。对于脉冲波，演算得到了反射脉冲脉宽压缩和脉冲放大。     

不均匀等离子体球的电磁波轨迹及其应用

分析了非均匀等离子体球对电磁波的折射隐身。用变分法给出了电磁波在等离子体球中的轨迹。讨论了等离子体自由电子密度分布与电磁波的返转点、目标的RCS缩减的关系。分析发现，等离子体的电子密度变化对目标隐身效果影响很大，等离子体的电子密度随伴径变化得越快隐身效果越好。     

基于高阶时域有限差分算法的电磁波传播计算

利用FDTD(2,4)高阶时域有限差分(Finite-Difference Time-Domain,FDTD)算法并结合滑动窗口的思想,对电磁波传播特性进行了仿真计算. 采用的高阶FDTD算法在空间上达到四阶精度,与二阶精度的传统FDTD算法相比,在相同每波长采样数的条件下,数值色散误差能得到进一步的减少. 在源脉冲传播较长距离时,数值色散的减少使得时域下脉冲扩展现象得到改善,滑动子窗口仍然能包含着激励源脉冲的全部信息,从而可更加准确地计算长距离电波传播特性. 另外,在相同的数值色散误差容限下,每波长采样数比传统二阶FDTD方法有所减少,从而节省存储空间,加快计算速度.     

等离子体鞘套中的电波传播特性研究

采用压力权函数修正的迎风型矢通量分裂格式（AUSMPW+）,求解纳维-斯托克斯（Navier-Stokes）方程组,得出不同飞行速度下等离子鞘套内的电子密度分布。基于改进的文策尔-克拉莫斯-布里渊（WKB）方法分析了电磁信号经过等离子鞘套的幅频特性,同时还给出了电磁波在鞘套中传输的相频曲线、群时延特性曲线。计算结果表明：随着飞行器速度增大,鞘套内电子密度增加,电波衰减明显增大,且电磁波在等离子鞘套中传输的相频特性受等离子体频率以及碰撞频率影响,在等离子体频率附近群时延最大。     

Ka频段卫星通信网传播衰落效应研究

Ka频段卫星作为未来卫星通信发展的主要频段，但其面临的信道衰落是比较严重的，因此对信道传播衰落效应进行研究是十分必要的。本文在对Ka频段卫星通信的信道模型分析的基础上，利用分析法导出了相干BPSK信号在Ka频段的系统性能，并进行仿真，得出了明确的结论。     

隧道中低频导行电磁波的传播特性

在低频段上，导行电磁波的衰减率很小，随频率的升高而缓慢增加，不论单线波模还是双线波模其近壁效应都很小。用数值分析方法术解了单线波模方程和双线波模方程，得出的主要结论为它们的衰减率与隧道壁电导率和隧道半径有撤弱依赖关系。理论分析含单导体的任意横截面隧道可知低频段上导行电磁波的衰减率与隧道横截面积大小有微弱依赖关系，而与横截面形状无关。     

圆形隧道中电磁波的传输特性

研究了圆形隧道中电磁波的固有传播和导行传播的传播特性，采用数值方法求解了波模方程。得出如下结论：在空圆形隧道中，频率越高电磁波的衰减率越小，隧道半径越大衰减率越低；隧道中的弯曲不利于电磁波的传播；曲率半径越小电磁波衰减越大；隧道中的纵向导体利于电磁波的传播，导线越靠近隧道的中央，越有利于电磁波的传播；隧道半径的增大，也有利于导行电磁波的传播。这些结论对矿井通信建设有一定的指导意义。     

大气介质对电磁波测距精度的影响

大气介质的不均匀将影响电磁波测距精度.从电磁波相位法测距的基本原理出发,推导了大气介质引起的电磁波测距误差公式,并与高精度的微波测距机在10km基线上测距精度进行了比较,结果证实,即使采用高精度的电磁波测距机,大气介质引起的测距误差也在0.75m～-0.25m之间.因此,在用电磁波进行高精度测距时,必须要测量出基线上精确的大气折射率的分布,才能提高测距精度.     

电磁空心光束在湍流大气中的斜程传输特性

利用扩展的Huygens-Fresnel原理以及维格纳分 布函数(WDF)的二阶矩理论,推导出电 磁空心光束(PCEHB)在非均匀湍流大气中传输的均方根空间扩展、均方根角扩展和M²因子的 解析式。并数值模拟和分析了天顶角、光束阶数、湍流内尺度、波长、束腰宽度、初始相干 长度和初始偏振度对光束质量的影响。研究结果表明,随着天顶角的减小和初始偏振度的增 加,PCEHB的相对均方根空间扩展、相对均方根角扩展和相对M 2因子越小,光束受湍流的影 响越小。且初始偏振度对相对M²因子的影响小于相对均方根空间扩展和均方根角扩展。M²因 子也随着天顶角的增加而增加,当天顶角大于1时对M²因子的影响迅速增加。研究还发现 , 相对M²因子随着光束阶数、湍流内尺寸、波长和束腰宽度的增加,相干长度的减小而减小 。相对M²因子受天顶角和束腰宽度的影响大于其他参数。