等离子体中电磁波衰减特性的研究

来源 :西北师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:simon_186
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本文主要研究了无外加磁场存在时,平面电磁波在部分电离等离子体中的传播特性,重点分析电磁波在传输过程中的能量衰减问题,进而分析了不同的参数,如等离子的密度,温度,电离度以及中性气体种类等对电磁波传输特性的影响。  在研究过程中,采用均匀分布的不完全电离等离子体模型,主要由电子,正离子以及中性气体原子(分子)组成。通过运用PIC-MCC方法,结合已有的实验测得的电子-中性粒子(原子或者分子)碰撞截面,用VORPAL软件进行了仿真模拟。模拟中,中性气体作为流体背景处理,由于电子—离子,离子—中性粒子的碰撞频率远小于电子—中性粒子的碰撞频率,只考虑了电子与中性粒子的碰撞过程。等离子体中带电粒子的运动采用PIC方法进行,通过电磁场麦克斯韦方程与牛顿第二运动定律的耦合来向前推进带点粒子,而电子和中性粒子之间的碰撞相互作用是通过VORPAL软件中耦合的蒙特卡洛碰撞模拟来实现的。  通过分析PIC-MCC模拟结果,发现电磁波在传播过程中的衰减特性受到多种因素的影响,包括电磁波自身的频率,等离子体的密度,温度,碰撞频率,中性气体的种类等。此外,还发现电磁波进入等离子体的截止频率在考虑等离子体中电子和其他粒子的碰撞时会变小,电磁波在等离子体中传输的频率通带变宽。在实际应用方面,通过了解影响电磁波传输特性的各种因素,可以在雷达通讯,隐身等离子体等中进行相关的调节,更有效的利用等离子体对电磁波的吸收、反射以及衰减特性。
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