电磁波在非均匀磁化的等离子体鞘套中传输特性研究

薄勇; 赵青; 罗先刚; 刘颖; 陈禹旭; 刘建卫

doi:10.7498/aps.65.035201

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名

邮箱

手机号码

标题

留言内容

验证码

摘要

采用流场模拟软件模拟了十一组分RAM-II飞行器表面等离子体鞘套的分布, 提取了四个典型飞行高度、飞行状态下的等离子体鞘套的分布信息. 然后根据RAM-II飞行器等离子体鞘套数据, 利用计算色散介质的Z变换FDTD方法主要计算了电磁波在四个不同高度处等离子体鞘套中的功率反射系数和功率透射系数. 此外, 根据目前可以做出的磁场强度的大小, 对四个不同高度下的非均匀等离子体鞘套层按距飞行器表面的距离进行相应的非均匀磁化. 由于左旋极化波和右旋极化波在磁化等离子体中的传输特性不同, 最后对比了左旋极化波、右旋极化波在非磁化和磁化情况下的传输特性, 对飞行器导航通信磁窗天线的设计给出建议.

关键词:

作者及机构信息

1.
电子科技大学物理电子学院, 成都 610054;

2.
中国科学院光电技术研究所, 微细加工光学技术国家重点实验室, 成都 610209

通信作者: 薄勇, boyong_boyong@163.com

基金项目: 国家高技术研究发展计划(863计划) (批准号: 2011AA7022016)、国家自然科学基金(批准号: 11275045)和四川省科技支撑计划(立项编号: 2013GZ01333)资助的课题.

参考文献

[1]	Petrin A B 2000 IEEE Trans. Plasma Sci. 28 3
[2]	Zheng L 2013 Ph.D.Dissertation (Chengdu: UESTC) (in Chinese) [郑灵 2013 博士学位论文 (成都: 电子科技大学)]
[3]	Zhong S Y, Liu S 2009 Chin. J. Comput. Phys. 26 3 (in Chinese) [钟双英, 刘崧 2009 计算物理 26 3]
[4]	Xia X R, Huang Y, Yin C Y 2009 Aerospace Shanghai 1 12 (in Chinese) [夏新仁, 黄冶, 尹成友 2009上海航天 1 12]
[5]	Zheng L, Zhao Q, Luo X G, Ma P, Liu S Z 2012 Acta Phys. Sin. 61 155203 (in Chinese) [郑灵, 赵青, 罗先刚, 马平, 刘述章 2012 物理学报 61 155203]
[6]	Yang M, Li X P, LIu Y M, Shi L 2014 Acta Phys. Sin. 63 085201 (in Chinese) [杨敏, 李小平, 刘彦明, 石磊 2014 物理学报 63 085201]
[7]	Liu S, Zhong S, Liu S B 2009 Plasma Sci. Technol. 11 14
[8]	Liu S B, Zhou T, Liu M L 2008 J. Syst. Engineer. Electron. 19 15
[9]	Yang L X, Shen D H, Shi W D 2013 Acta Phys. Sin. 62 104101 (in Chinese) [杨利霞, 沈丹华, 施卫东 2013 物理学报 62 104101]
[10]	Kim M, Keidar M 2010 J. Spacecraft and Rockets 47 1
[11]	Kundrap M, Loveric J H 2014 Submitted to the Proceedings of ICOPS/BEAMS
[12]	Yuan Z C,Shi J M 2004 Nuclear Fusion and Plasma Physics 22 2 (in Chinese) [袁忠才, 时家明2004 核聚变与等离子体物理 22 2]

施引文献

[1]	Petrin A B 2000 IEEE Trans. Plasma Sci. 28 3
[2]	Zheng L 2013 Ph.D.Dissertation (Chengdu: UESTC) (in Chinese) [郑灵 2013 博士学位论文 (成都: 电子科技大学)]
[3]	Zhong S Y, Liu S 2009 Chin. J. Comput. Phys. 26 3 (in Chinese) [钟双英, 刘崧 2009 计算物理 26 3]
[4]	Xia X R, Huang Y, Yin C Y 2009 Aerospace Shanghai 1 12 (in Chinese) [夏新仁, 黄冶, 尹成友 2009上海航天 1 12]
[5]	Zheng L, Zhao Q, Luo X G, Ma P, Liu S Z 2012 Acta Phys. Sin. 61 155203 (in Chinese) [郑灵, 赵青, 罗先刚, 马平, 刘述章 2012 物理学报 61 155203]
[6]	Yang M, Li X P, LIu Y M, Shi L 2014 Acta Phys. Sin. 63 085201 (in Chinese) [杨敏, 李小平, 刘彦明, 石磊 2014 物理学报 63 085201]
[7]	Liu S, Zhong S, Liu S B 2009 Plasma Sci. Technol. 11 14
[8]	Liu S B, Zhou T, Liu M L 2008 J. Syst. Engineer. Electron. 19 15
[9]	Yang L X, Shen D H, Shi W D 2013 Acta Phys. Sin. 62 104101 (in Chinese) [杨利霞, 沈丹华, 施卫东 2013 物理学报 62 104101]
[10]	Kim M, Keidar M 2010 J. Spacecraft and Rockets 47 1
[11]	Kundrap M, Loveric J H 2014 Submitted to the Proceedings of ICOPS/BEAMS
[12]	Yuan Z C,Shi J M 2004 Nuclear Fusion and Plasma Physics 22 2 (in Chinese) [袁忠才, 时家明2004 核聚变与等离子体物理 22 2]

[1]	吴静, 刘国, 姚列明, 段旭如. 等离子体鞘层附近尘埃颗粒特性的数值模拟. 物理学报, 2012, 61(7): 075205. doi: 10.7498/aps.61.075205
[2]	段萍, 曹安宁, 沈鸿娟, 周新维, 覃海娟, 刘金远, 卿绍伟. 电子温度对霍尔推进器等离子体鞘层特性的影响. 物理学报, 2013, 62(20): 205205. doi: 10.7498/aps.62.205205
[3]	段萍, 刘金远, 宫野, 张宇, 刘悦, 王晓钢. 等离子体鞘层中尘埃粒子的分布特性. 物理学报, 2007, 56(12): 7090-7099. doi: 10.7498/aps.56.7090
[4]	赵晓云, 张丙开, 张开银. 两种带电尘埃颗粒的等离子体鞘层玻姆判据. 物理学报, 2013, 62(17): 175201. doi: 10.7498/aps.62.175201
[5]	杜永权, 刘文耀, 朱爱民, 李小松, 赵天亮, 刘永新, 高飞, 徐勇, 王友年. 双频容性耦合等离子体相分辨发射光谱诊断. 物理学报, 2013, 62(20): 205208. doi: 10.7498/aps.62.205208
[6]	王建华, 金传恩. 蒙特卡罗模拟在辉光放电鞘层离子输运研究中的应用. 物理学报, 2004, 53(4): 1116-1122. doi: 10.7498/aps.53.1116
[7]	陈伟, 郭立新, 李江挺, 淡荔. 时空非均匀等离子体鞘套中太赫兹波的传播特性. 物理学报, 2017, 66(8): 084102. doi: 10.7498/aps.66.084102
[8]	张承福, 柯孚久. 非均匀磁化等离子体中的二维漂移孤波. 物理学报, 1985, 34(3): 298-305. doi: 10.7498/aps.34.298
[9]	邹秀, 刘惠平, 谷秀娥. 磁化等离子体的鞘层结构. 物理学报, 2008, 57(8): 5111-5116. doi: 10.7498/aps.57.5111
[10]	刘惠平, 邹秀, 邹滨雁, 邱明辉. 碰撞参数对磁化电负性等离子体鞘层结构的影响. 物理学报, 2016, 65(24): 245201. doi: 10.7498/aps.65.245201
[11]	唐德礼, 孙爱萍, 邱孝明. 均匀磁化等离子体与雷达波相互作用的数值分析. 物理学报, 2002, 51(8): 1724-1729. doi: 10.7498/aps.51.1724
[12]	赵晓云, 张丙开, 王春晓, 唐义甲. 电子的非广延分布对等离子体鞘层中二次电子发射的影响. 物理学报, 2019, 68(18): 185204. doi: 10.7498/aps.68.20190225
[13]	郑灵, 赵青, 刘述章, 邢晓俊. 太赫兹波在非磁化等离子体中的传输特性研究. 物理学报, 2012, 61(24): 245202. doi: 10.7498/aps.61.245202
[14]	林敏, 徐浩军, 魏小龙, 梁华, 张艳华. 电磁波在非磁化等离子体中衰减效应的实验研究. 物理学报, 2015, 64(5): 055201. doi: 10.7498/aps.64.055201
[15]	潘传红. 非均匀等离子体中rf波电流驱动理论. 物理学报, 1987, 36(3): 284-292. doi: 10.7498/aps.36.284
[16]	毛杰健, 杨建荣, 李超英. 非均匀量子等离子体中的非线性波. 物理学报, 2012, 61(2): 020206. doi: 10.7498/aps.61.020206
[17]	周先春, 林万涛, 林一骅, 莫嘉琪. 大气非均匀量子等离子体孤波解. 物理学报, 2012, 61(24): 240202. doi: 10.7498/aps.61.240202
[18]	杨维纮, 胡希伟. 非均匀载流柱形等离子体中的磁流体力学波. 物理学报, 1996, 45(4): 595-600. doi: 10.7498/aps.45.595
[19]	宋法伦, 曹金祥, 王舸. 电磁波在径向非均匀球对称等离子体中的衰减. 物理学报, 2004, 53(4): 1110-1115. doi: 10.7498/aps.53.1110
[20]	陈文波, 龚学余, 邓贤君, 冯军, 黄国玉. THz电磁波在时变非磁化等离子体中的传播特性研究. 物理学报, 2014, 63(19): 194101. doi: 10.7498/aps.63.194101

引用本文:

Citation:

计量

文章访问数: 703
PDF下载量: 217
被引次数: 0

电磁波在非均匀磁化的等离子体鞘套中传输特性研究

1. 电子科技大学物理电子学院, 成都 610054;

2. 中国科学院光电技术研究所, 微细加工光学技术国家重点实验室, 成都 610209

通信作者: 薄勇, boyong_boyong@163.com

基金项目:

国家高技术研究发展计划(863计划) (批准号: 2011AA7022016)、国家自然科学基金(批准号: 11275045)和四川省科技支撑计划(立项编号: 2013GZ01333)资助的课题.

收稿日期: 2015-08-14

修回日期: 2015-10-08

刊出日期: 2016-02-05

摘要: 采用流场模拟软件模拟了十一组分RAM-II飞行器表面等离子体鞘套的分布, 提取了四个典型飞行高度、飞行状态下的等离子体鞘套的分布信息. 然后根据RAM-II飞行器等离子体鞘套数据, 利用计算色散介质的Z变换FDTD方法主要计算了电磁波在四个不同高度处等离子体鞘套中的功率反射系数和功率透射系数. 此外, 根据目前可以做出的磁场强度的大小, 对四个不同高度下的非均匀等离子体鞘套层按距飞行器表面的距离进行相应的非均匀磁化. 由于左旋极化波和右旋极化波在磁化等离子体中的传输特性不同, 最后对比了左旋极化波、右旋极化波在非磁化和磁化情况下的传输特性, 对飞行器导航通信磁窗天线的设计给出建议.

关键词:

Study on transmission characteristics of electromagnetic waves in inhomogeneously magnetized plasma sheath

1.
School of Physical Electronics, University of Electronic Science and Technology of China, Chengdu 610054, China;

2.
State Key Laboratory of Optical Technologies for Microfabrication, Institute of Optics and Electronics, Chinese Academy of Sciences, Chengdu 610209, China

Fund Project:

Project supported by the National High Technology Research and Development Program of China (Grant No. 2011AA7022016), the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 11275045), and the Scientific Research Fundation of the Education Department of Sichuan Province, China (Grant No. 2013GZ01333).

Received Date: 14 August 2015

Accepted Date: 08 October 2015

Published Online: 05 February 2016

Abstract: We use simulation software to simulate the plasma sheath flow field of RAM-II at four different altitudes, and get the distribution information of electron density, temperature, and Mach number of plasma sheath at four typical flight altitudes. On this basis, the paper analyzes the cause of the distribution at each altitude. Secondly, Z transform FDTD formula is used to solve the electromagnetic problem in the dispersed medium. According to RAM-II aircraft plasma sheath data, we calculate the power transmission coefficient and power reflectance coefficient of L, S-band electromagnetic waves by Z transform FDTD method at each altitude. Because of the strength of magnetic field used in actual aircraft cannot be uniform, in this calculation the plasma sheath and the magnetic induction are both non-uniform. The transmission characteristics are also different between left-hand circularly polarized waves and right-hand circularly polarized wave in the magnetized plasma. Finally, the paper gives some theoretical design advise about communication antenna for supersonic speed aircraft.

Keywords:

plasma sheath /
non-uniform magnetization /
left-hand circularly polarized and right-hand circularly polarized wave

全文HTML

参考文献 (12)

搜索

文章查询

留言板