秉銘1030029值型編碼器*ARS60-H4R32768接收機接收到的電磁波信號強度低于接收系統(tǒng)門*，通信信號發(fā)生中斷。因此，研究飛行器周圍等離子體鞘套中電磁波傳輸特性，對解決飛行器再入通信中斷問題具有重要意義。本論文針對飛行器再入通信中斷問題，對飛行器周圍等離子體鞘套中電磁波的傳輸特性進行了研究，主要內(nèi)容如下：1．等離子體中電磁波傳輸特性理論研究，采用解析解法對電磁波在三層介質(zhì)（空氣-等離子體-空氣）中的傳輸特性進行了推導，并進行了編程實現(xiàn)；編寫了等離子體中電磁波傳輸特性的WKB。采用解析解法和FDTD方法研究了均勻等離子體中電磁波的傳輸特性，采用WKB方法和FDTD方法研究了非均勻等離子體中電磁波的傳輸特性，得到了電磁波衰減隨各個參數(shù)（包括等離子體密度、碰撞頻率、厚度、電磁波頻率和入射角）的變化規(guī)律。對不同方法的結果進行了比較，分析了解析解法、WKB方法和FDTD方法的適用范圍。2．等離子體中電磁波傳輸特性實驗研究，以激波管、等離子體炬為實驗平臺，開展了L波段、S波段、Ka波段、W波段和THz（Terahertz，太赫茲）波段電磁波在等離子體中傳輸特性的實驗研究，并將實驗結果和FDTD結果、電磁仿真軟件結果進行了對比，三者吻合較好。通過比較不同波段電磁波通過相同參數(shù)等離子體后的衰減特性發(fā)現(xiàn)，可以通過提高電磁波頻率（如使用THz波）來解決黑障區(qū)通信中斷問題。3．等離子體對天線輻射性能的影響研究，研究了等離子體密度、碰撞頻率和厚度對L波段、S波段、C波段和X波段天線輻射性能的影響，得到了各個等離子體參數(shù)對不同波段天線輻射性能的影響規(guī)律。通過比較發(fā)現(xiàn)，相同等離子體參數(shù)對不同波段天線輻射性能的影響是不同的。隨著等離子體密度增加，天線回波損耗變差、主瓣方向發(fā)生改變、0°增益降低；隨著等離子體碰撞頻率增加，L波段、S波段天線回波損耗變好、0°增益先減小后增加，C波段和X波段天線回波損耗變差、0°增益降低；隨著等離子體厚度增加，天線回波損耗變差、主瓣方向發(fā)生改變.飛行器巨大的動能不斷地轉化為熱能,使飛行器駐點區(qū)防熱材料和空氣分子發(fā)生電離,形成一層包裹著飛行器的高溫等離子體激波流體,對飛行器測控通信電磁信號產(chǎn)生類似金屬鞘套的屏蔽效應,嚴重影響飛行器的信息傳輸,甚至會造成導航、數(shù)傳、遙測、遙控和安控等信號傳輸?shù)闹袛?使得飛行器與外界失去無線電聯(lián)系,產(chǎn)生“黑障”現(xiàn)象,地危脅了飛行器的飛行安全。“黑障”現(xiàn)象的本質(zhì)是再入等離子鞘套使得電磁信號的發(fā)射和傳輸發(fā)生了阻礙和畸變,對電磁波傳播特性和飛行器天線特性產(chǎn)生了巨大的影響。由于飛行軌跡存在一定的攻角以及飛行器的滾轉運動,使得飛行器與地面測控站之間,以及飛行器與導航衛(wèi)星之間建立的通信鏈路通常會位于飛行器天線的斜視方向上,導致飛行器天線發(fā)射和接收的信號通常會以某個角度斜入射穿過等離子鞘套。同時,等離子鞘套具有空間非均勻、頻率色散等特性,且再入全程中參數(shù)跨度3到4個數(shù)量級,導致等離子鞘套下電磁波傳播特性和天線特性與常規(guī)介質(zhì)下的特性有較大差距。本文在研究實際再入等離子鞘套基本物理特性的基礎上,研究了不同極化電磁波以任意角度入射等離子鞘套的透射幅頻特性,研究了等離子鞘套對任意角度入射電磁波的去極化效應,以及與接收天線之間的極化失配損失,對再入全程中不同高度時天線的阻抗、不同方向角的功率輻射以及極化特性進行了全面的研究,后提出了兩種降低反射損耗的等離子體適應性方法。本文的主要創(chuàng)新點及貢獻包括:1、提出了不同極化電磁波以任意角度入射等離子鞘套的等效傳輸線計算方法,揭示了入射角對于不同極化電磁波透射特性的影響規(guī)律?；谒鼓ɡ?深入分析了等離子鞘套內(nèi)非均勻平面折射波的等相位面和等振幅面的傳播特性,并對其中的相位計算進行了修正。采用雙高斯分布的等離子鞘套模型,計算了不同極化電磁波以不同角度入射等離子鞘套的透射幅頻特性曲線,給出了等離子體電子密度、碰撞頻率、電磁波頻率、入射角與電磁波透射特性之間的關系。2、基于電磁波極化分解與合成理論,提出了等離子鞘套下電磁波的極化特性理論,并建立了電磁波穿過等離子鞘套后與接收天線的極化失配模型。對目前測控導航常用的L、S、C、Ka頻段電磁波進行研究.

秉銘1030029值型編碼器*ARS60-H4R32768以上各頻段電磁波以不同角度穿過等離子鞘套后的極化特性,以及與接收天線之間的極化失配損失,給出了等離子體參數(shù)和入射角度對電磁波極化特性和極化失配損失的影響規(guī)律,發(fā)現(xiàn)了電磁波從右旋變化為左旋的極化反轉現(xiàn)象。計算結果表明:當電磁波入射角越大、碰撞頻率越小、峰值電子密度對應的特征頻率與電磁波頻率越接近時,電磁波去極化效應越嚴重,電磁波接收極化失配損失越嚴重。3、建立了能夠模擬再入等離子鞘套非均勻分布特性的等離子體分層模型,提出了具有頻率色散和高損耗特性的等離子鞘套覆蓋下天線特性計算方法,對典型再入全程中等離子鞘套覆蓋下GPS導航、S波段、C波段以及Ka波段測控天線的阻抗特性、工作頻點偏移、空域輻射功率特性和極化特性進行了計算。計算結果表明:再入全程中天線與饋電系統(tǒng)之間出現(xiàn)明顯的失配現(xiàn)象,天線阻抗在Smith圓圖上逆時針方向旋轉,經(jīng)歷了在電容性和電感性電抗之間大幅度的變化過程,同時天線諧振頻點偏移問題也經(jīng)歷了先向低頻方向偏移,后向高頻方向偏移的變化過程。再入全程中天線極化特性出現(xiàn)明顯的惡化,在某些高度時天線極化特性甚至出現(xiàn)了從右旋向左旋的變化。天線增益方向圖在前向方向角出現(xiàn)明顯畸變,天線的輻射性能急劇下降,根據(jù)各頻段測控天線功率輻射方向圖的衰減結果,預測了各測控導航頻段進出黑障的高度,與NASA報告中給出的實測數(shù)據(jù)相吻合。4、基于阻抗匹配的理論,提出了兩種降低反射損耗的等離子體適應性方法。針對天線阻抗失配問題,提出了一種不會干擾接收機的“雙鄰頻點”天線阻抗測量方法,在此基礎上研究了等離子體下天線“雙鄰頻點”阻抗自適應補償方法。針對等離子體對電磁波的反射損耗問題,提出了一種利用電磁超材料降低電磁波反射損耗的匹配方法。經(jīng)過仿真驗證這兩種方法具有一定的可行性,同時這兩種等離子體適應性方法方法可以結合使用,既增大饋電系統(tǒng)輸出給天線的功率,又降低了有等離子鞘套反射回來的信號,同時有利于保護飛行器天線和發(fā)射機。

1030024 ATM60-C4H13X13                                              

1030025 ATM60-C1H13X13                                              

1030026 ATM60-CAH13X13                                              

1030028 ARS60-H4M00720                                              

1030029 ARS60-H4R32768                                              

1030030 ATM90-ATA12X12                                              

1030031 ATM90-ATK12X12                                              

1030032 ATM90-ATL12X12                                              

1030033 ATM90-ATM12X12                                              

1030034 ATM90-AUA12X12                                              

1030035 ATM90-AUK12X12                                              

1030036 ATM90-AUL12X12                                              

1030037 ATM90-AUM12X12                                              

1030038 ATM90-AXA12X12                                              

1030039 ATM90-AXK12X12                                              

1030040 ATM90-AXL12X12                                              

1030041 ATM90-AXM12X12                                              

1030042 ATM90-PTF13X13                                              

1030043 ATM90-PUF13X13                                              

1030044 ATM90-PXF13X13                                              

1030045 ATM90-PTG13X13                                              

1030046 ATM90-PUG13X13                                              

1030047 ATM90-PXG13X13                                              

1030048 KHK53-AXR00038                                              

1030049 KHK53-AXS00038                                              

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