激光等离子体天线的电磁散射分析.pdf

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1、上海航天AEROSPACESHANGHAI第28卷2011年第3期文章编号：1006—1630(2011)03—0026—06激光等离子体天线的电磁散射分析夏新仁1，谢辉1，彭川1，陈闯1，尹成友2(1．中国人民解放军空军驻舍肥地区军事代表室，安徽合肥230000；2．合肥电子工程学院，安徽合肥230037)摘要：根据激光等离子体天线工作原理给出了电磁分析模型，以电场作为未知函数建立了频域体积分一微分方程，用脉冲基函数和点匹配函数的矩量法(MoM)将之转为线性代数方程组。求解中应用快速傅里叶变换(FFT)和共轭梯度法(CGM)。以降低所需计算机内存和减少CPU计

2、算时间。算例表明：该法计算的结果与Mie级数解析解和其他文献结果吻合较好。关键词：激光等离子体天线}电磁散射；矩量法；共轭梯度法；快速傅里叶变换中图分类号：TNOll文献标志码：AEMScatteringAnalysisofLaserPlasmaAntennaXIAXin-renl，XIEHui2，PENGChuanl，CHENChuan92，YINCheng-youl(1．TheCPLAAirForceMilitaryRepresentiveOfficeinHefei，Hefei230000，Anhui，China；2．HefeiElectronicEngin

3、eeringInstitute，Hefei230037，Anhui，China)Abstract：Thenearelectromagneticmodeloflaserplasmaantennawasputforwardbasedontheoperatingprincipleoftheantennainthispaper．Ageneralvolumeintegro-differentialformulationofelectricfieldforthescatteringproblemwasdeduced．Thesystemoflinearalgebraicequ

4、ationswasachievedbyusingthenumericalmethodofmoment(MOM)withpulsebasisfunctionsandaDiraetestingfunction．ToreducestorageandCPUtime，theconjugategradientmethod(CGM)andfastFouriertransforill(FFT)techniquewereused．Thenumericalcomputationshowedthattheresultsofthismethodwereagreedwiththoseof

5、Mieseriesorgiveninotherpapers．Keywords：Laserplasmaantenna；Electromagneticscattering；Methodofmoment；Conjugatedgradientmethod；FastFouriertransfcllTll0引言20世纪80年代后，随着高功率微波源的理论与技术取得突破性进展，高功率微波器件逐步从实验室阶段转向实用阶段[1。2]。但由于高功率击穿产生的“尾蚀效应”和大气层引起的“吸收峰”严重限制了高功率微波器件的作用范围，这就对高功率微波器件系统的天馈系统提出了很高的要求[3q

6、]。目前，电磁脉冲天线主要有加载天线(加载振子或加载片状辐射器)和TEM喇叭天线。TEM喇叭天线虽结构简单，但方向性不强，口面利用不充分，易产生击收稿日期：2009-06-09l修回日期：2009—10-28基金项目；国家自然科学基金项目(60671057)作者简介：夏新仁(1976一)。男，博士．主要研究方向为电磁场的辐射与散射、鱼身技术和电磁场数值计算等．穿，且机动性差，故对高功率微波器件系统天线的研究成为重要研究内容Is-6]。众所周知，当超短强激光脉冲通过低压气体时，会使气体电离，产生等离子体通道[7]。鉴于此，提出了将激光产生的等离子体通道用作高功率微

7、波器件天线的方法，即激光等离子体天线。等离子体天线的优点是它可能产生的低雷达可探测性，因此对其散射特性的分析非常重要。目前，研究多分析等离子体覆盖导体圆柱或方柱的散射特性，对激光等离子体天线的散射特性分析还未见报道限10]。为此，本文根据激光等离子体天线工作原理，建立了其散射特性的分析模型[】1。2]。1天线系统实现提出激光等离子体天线旨在利用高功率激光脉*28#20ll{镕3MI≈￡·《；*№≈^}#*‰∞自mtN**冲产生的大气等离于体通道导行、辐射高功率电磁脉冲。该天线的系统实现原理如图l所示。其工作原理为在雷达提供目标具体方位时．高功率脉冲激光器对准某一

8、近距离目标发射超短强撒光