极区中层大气区域属于弱电离的尘埃等离子体区,那里经常发生强烈的雷达回波现象。电离层是粗糙不光滑且具有浑浊度的不均匀体,电子浓度在电离层具有起伏和偏差。本论文中,分析了将尘埃粒子的作用考虑在内的粒子有效碰撞频率对平行、霍尔、佩德森以及柯林电导率的影响,并给出了实验数据的统计结果。讨论了电磁波在尘埃等离子体散射过程中充电对介电系数的影响,给出了介电系数随电子温度,尘埃粒子密度以及尘埃粒子尺寸等各个参数变化的仿真分析结果。推导出电子浓度起伏与散射不均匀体电子浓度偏差以及散射截面的关系,并用观测的数据统计结果验证了频率与体反射率,频率与散射截面的关系。结果表明,理论分析结果和实验观测数据基本吻合,体反射率随着频率的升高而急剧减小,散射截面与频率的四次方成反比。本文的主要内容如下:1.首先对尘埃等离子体特征参量以及极区中层夏季回波进行了简单性的介绍,接着分析了将尘埃粒子的作用考虑在内的粒子有效碰撞频率对平行、霍尔、佩德森以及柯林电导率的影响,并给出了数据的统计结果。2.分析了电磁波在尘埃等离子体散射过程中充电对介电系数的影响,给出了径向介电系数的表达式,并给出了介电系数随着电子温度,尘埃粒子密度以及尘埃粒子尺寸等各个参数变化的仿真分析结果。然后解释了电离层的浑浊度和不均匀体的信杂比,讨论了电子浓度起伏与散射不均匀体地电子浓度偏差的关系,接着又给出了散射截面的推导过程,分析了散射截面和频率的关系并用实验统计数据验证了频率与体反射率,频率与散射截面的关系,并拟和出体反射率与频率的表达式。3.解释了气体放电的主要过程和作用机理,然后用OOPIC软件模拟了空心阴极放电的过程,给出了放电过程中不同时刻电子浓度、离子浓度、空间电势以及径向电场的分布情况。基于空心阴极放电设计了一种新型的等离子体阴极电子枪,给出了电子枪的具体结构和电子枪的工作过程,通过计算该电子枪可以产生50～100Acm-2的圆柱实心电子注。最后初步探索了尘埃等离子体产生的方法。