本文關(guān)鍵詞：等離子體鞘套中三波相互作用下電磁傳播特性研究

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【摘要】：超高速飛行器進(jìn)入臨近空間大氣時(shí),等離子體鞘套周圍的黑障現(xiàn)象,造成電磁波發(fā)生衰減使通信信號中斷。為了減緩或消除黑障現(xiàn)象,國內(nèi)外在注入親電子材料、外加磁場、飛行器設(shè)計(jì)和提高頻段等四個(gè)方面開展了大量工作,但受工程技術(shù)的約束無法形成實(shí)用的方案。另一方面,等離子體鞘套中的參量易受電磁場影響,即使是弱電磁場作用下,也會產(chǎn)生非線性效應(yīng)。等離子體鞘套中的非線性效應(yīng),為解決黑障問題實(shí)現(xiàn)通信提供了新的思路。本文從等離子體鞘套中電磁波傳播特性、非線性作用和調(diào)頻信號傳輸特性三個(gè)方面,對利用非線性效應(yīng)解決黑障現(xiàn)象做了初步的探索。首先建立了介電常數(shù)模型,推導(dǎo)了電磁波的衰減系數(shù)和相位因子表達(dá)式,仿真模擬了載波和調(diào)頻信號在等離子體鞘套中衰減的規(guī)律,并進(jìn)一步推導(dǎo)了電磁波的基本方程。結(jié)果表明,電磁波頻率與等離子體相比較低時(shí),入射波發(fā)生嚴(yán)重的衰減。其次,從電磁波入射等離子體鞘套后的場方程出發(fā),對非線性作用的理論機(jī)制進(jìn)行了探討。從電磁場基本方程出發(fā),仿真模擬了入射波和斯托克斯波在等離子體鞘套中的傳輸波形。此外,對等離子體鞘套的密度分布作了改進(jìn),分析了拋物分布和雙指數(shù)分布對非線性三波相互作用的影響。研究表明,雙指數(shù)密度分布下,由非線性作用產(chǎn)生的新頻散射波波更易被飛行器接收。最后,仿真模擬了等離子體鞘套中調(diào)頻信號波的傳輸波形。推導(dǎo)了能流密度的表達(dá)式,分析了非線性過程中入射波和非線性新頻波的功率變化。研究表明,當(dāng)選用基帶頻率為2 MHz,最大頻差為200 KHz的調(diào)頻信號時(shí),電磁波的傳輸僅考慮固定的振幅衰減。通過本文的研究表明,電磁波與等離子體鞘套的非線性效應(yīng),可以激發(fā)新頻的電磁模態(tài),并通過對信號調(diào)制作用實(shí)現(xiàn)信息的傳輸。
【關(guān)鍵詞】：黑障通信 等離子體鞘套 非線性效應(yīng) 調(diào)頻信號
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：V520;O539
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-20
• 1.1 課題背景及研究的目的和意義9-11
• 1.2 國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀11-18
• 1.2.1 電磁波在等離子體鞘套中傳輸?shù)难芯楷F(xiàn)狀11-13
• 1.2.2 等離子體鞘套中非線性效應(yīng)的研究現(xiàn)狀13-16
• 1.2.3 調(diào)制信號在等離子體鞘套中傳輸?shù)难芯楷F(xiàn)狀16-18
• 1.3 國內(nèi)外文獻(xiàn)綜述簡析18-19
• 1.4 論文的主要研究內(nèi)容19-20
• 第2章 等離子體鞘套中電磁波的傳播特性20-32
• 2.1 等離子體鞘套的性質(zhì)20-23
• 2.1.1 等離子體鞘套的結(jié)構(gòu)20-21
• 2.1.2 等離子體鞘套的物理性質(zhì)21-23
• 2.2 電磁波在等離子體鞘套中的的衰減分析23-28
• 2.2.1 等離子體鞘套的介電常數(shù)推導(dǎo)23-25
• 2.2.2 電磁波的衰減系數(shù)的仿真分析25-28
• 2.2.3 電磁波的相位因子的仿真分析28
• 2.3 電磁波在等離子體鞘套中的基本方程28-30
• 2.4 本章小結(jié)30-32
• 第3章 等離子體鞘套中非線性三波相互作用的研究32-46
• 3.1 等離子體鞘套中三波相互作用機(jī)理32-36
• 3.1.1 非線性三波相互作用的過程的理論分析32-35
• 3.1.2 等離子體鞘套中非線性通信過程35-36
• 3.2 非線性三波相互作用方程推導(dǎo)及仿真分析36-42
• 3.2.1 等離子體鞘套中的電流密度36-38
• 3.2.2 非線性方程的數(shù)值求解38-39
• 3.2.3 等離子體鞘套中波形的仿真及分析39-42
• 3.3 等離子體鞘套的密度分布對非線性效應(yīng)的影響42-45
• 3.3.1 等離子體鞘套中拋物密度函數(shù)的影響43
• 3.3.2 等離子體鞘套中雙指數(shù)密度函數(shù)的影響43-45
• 3.4 本章小結(jié)45-46
• 第4章 微波調(diào)頻信號在等離子體鞘套中的傳播46-58
• 4.1 信號波與散射波的參數(shù)關(guān)系分析46-50
• 4.1.1 信號波與散射波的振幅關(guān)系46-48
• 4.1.2 信號波與散射波的相位分析48-49
• 4.1.3 微波信號的頻率調(diào)制49-50
• 4.2 微波調(diào)頻信號在等離子體鞘套中的衰減分析50-53
• 4.2.1 等離子體鞘套的時(shí)變特性50-52
• 4.2.2 微波調(diào)頻信號的衰減系數(shù)與相位因子仿真分析52-53
• 4.3 微波調(diào)頻信號的傳輸波形仿真及分析53-55
• 4.4 三波相互作用中波的能量分析55-57
• 4.4.1 能流密度的表達(dá)式55
• 4.4.2 信號波入射角度對能流密度的影響55-56
• 4.4.3 三波相互作用中波的功率分析56-57
• 4.5 本章小結(jié)57-58
• 結(jié)論58-60
• 參考文獻(xiàn)60-64
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果64-66
• 致謝66

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 孟紹賢,江志明,徐至展,張偉清;激光等離子體探針及應(yīng)用研究[J];核聚變與等離子體物理;1989年02期

2 徐升槐;;基于System View的QPSK仿真與分析[J];實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理;2009年04期

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本文編號：902743