等离子鞘套下电磁波极化特性及天线辐射特性研究

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1、巧聲扭钟我匈圓博±学位论文ｊ－圓臟ｊ圏－等离子銷套下电磁波极化特性及天线福射特性研究＾作者姓名白博义指导教师姓名、职称李小平教授申请学位类别工学博±？学校代码10701学号1013110245分类号TN82密级公开西安电子科技大学博士学位论文等离子鞘套下电磁波极化特性及天线辐射特性研究作者姓名：白博文一级学科：仪器科学与技术二级学科：测试计量技术及仪器学位类别：工学博士指导教师姓名、职称：李小平教授学院：空间科学与技术学院提交日期：2015年9

2、月StudyonPolarizationCharacteristicofElectromagneticWaveandRadiationPropertyofAntennaunderPlasmaSheathAdissertationsubmittedtoXIDIANUNIVERSITYinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofDoctorofPhilosophyinMeasuringandTestingTechnologiesandInst

3、rumentsByBaiBowenSupervisor:LiXiaopingProfessorSeptember2015西安电子科技大学学位论文独创性）（或创新性声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加标注和致谢中所罗列的内容Ｗ外，论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料一。与我同工作的同事对本研究所做

4、的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。一学位论文若有不实之处，切法律责任本人承担。么本人签名：日期：／西安电子科技大学关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，，允许查阅、借阅论文学校可Ｗ公布论文的全部或部分内容允许采用影；印。同时本人保证，结合学位论文研巧成果完成的论、缩印或其它复制手段保存论文文、发明专利等成

5、果，署名单位为西安电子科技大学。保密的学位论文在＿＿年解密后适用本授权书。＾、、Ｊ本人签名：巧义导师签名：词＿予、王）、之０之日期／＾／。化：＞／Ｉ日期：Ｉ摘要摘要伴随着人类对地球外层空间不间断地探索，再入返回式飞行器作为开发空间的重要载体得到了迅速的发展。但是，当再入飞行器以10~25马赫的超高声速进入稠密大气层之中飞行时，飞行器巨大的动能不断地转化为热能，使飞行器驻点区防热材料和空气分子发生电离，形成一层包裹着飞行器的高温等离子体激波流体，对飞行器测控通信电磁信号

6、产生类似金属鞘套的屏蔽效应，严重影响飞行器的信息传输，甚至会造成导航、数传、遥测、遥控和安控等信号传输的中断，使得飞行器与外界失去无线电联系，产生“黑障”现象，极大地危胁了飞行器的飞行安全。“黑障”现象的本质是再入等离子鞘套使得电磁信号的发射和传输发生了阻碍和畸变，对电磁波传播特性和飞行器天线特性产生了巨大的影响。由于飞行轨迹存在一定的攻角以及飞行器的滚转运动，使得飞行器与地面测控站之间，以及飞行器与导航卫星之间建立的通信链路通常会位于飞行器天线的斜视方向上，导致飞行器天线发射和接收的信号通常会

7、以某个角度斜入射穿过等离子鞘套。同时，等离子鞘套具有空间非均匀、频率色散等特性，且再入全程中参数跨度3到4个数量级，导致等离子鞘套下电磁波传播特性和天线特性与常规介质下的特性有较大差距。本文在研究实际再入等离子鞘套基本物理特性的基础上，研究了不同极化电磁波以任意角度入射等离子鞘套的透射幅频特性，研究了等离子鞘套对任意角度入射电磁波的去极化效应，以及与接收天线之间的极化失配损失，对再入全程中不同高度时天线的阻抗、不同方向角的功率辐射以及极化特性进行了全面的研究，最后提出了两种降低反射损耗的等离子体

8、适应性方法。本文的主要创新点及贡献包括：1、提出了不同极化电磁波以任意角度入射等离子鞘套的等效传输线计算方法，揭示了入射角对于不同极化电磁波透射特性的影响规律。基于斯涅耳定理，深入分析了等离子鞘套内非均匀平面折射波的等相位面和等振幅面的传播特性，并对其中的相位计算进行了修正。采用双高斯分布的等离子鞘套模型，计算了不同极化电磁波以不同角度入射等离子鞘套的透射幅频特性曲线，给出了等离子体电子密度、碰撞频率、电磁波频率、入射角与电磁波透射特性之间的关系。2、基于电磁波极化分解与合成理论，提出了等离子鞘