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空间尘埃等离子体中粒子种类和分布不同,引起复介电系数值的改变,使得电磁波通过该空间的衰减量有明显的改变。在本论文中,通过CST建立空间尘埃等离子体模型研究电磁波在其中的衰减特性,对黑障现象有了初步的认识。通过雷达探测极区中层夏季回波的结果和D层空间的吸收现象,以及对探空所得的ECT02数据开展的数值计算,得到复介电系数大小将改变电磁波相关传输特性的数值。通过对尘埃等离子体周期分层结构、递增分层结构、递减分层结构的仿真,说明了复介电常数虚数部分改变会引起电磁波在空间尘埃等离子体中回波损耗的改变。本文的主要内容如下: 1、首先对空间尘埃等离子体中重要基础知识进行阐述,如定义,碰撞频率等。然后说明有空间等离子体分布不同出现的黑障现象、D层正常与异常吸收现象,以及PMSE的相关情况。D层正常与异常吸收现象是通过雷达在甚高频(Very High Frequency)与特高频(Ultra High Frequency)频段对2007年7月12日的观察结果,具体分析D层正常与异常现象中电子密度的含量。 2、通过CST建立模型进行电磁波入射仿真。首先建长方体均匀与非均匀尘埃等离子体模型,通过观察电磁波入射的衰减系数,发现电子密度越大,越不利于电磁波在其中传播;随入射频率增加,传输的衰减量就会变少。然后建立均匀椎体与非均匀椎体尘埃等离子体模型,发现入射波的角度变化对其衰减有很大影响,由于设计的模型非规则性,在衰减特性随电磁波的变化中,在频率相对低的频段出现了波动。 3、通过雷达对高度在82Km-90Km空间尘埃等离子体的粒子密度及种类的变化观测,推演复介电常数的数值,并通过对此高度范围进行分36层,进一步的计算了在频率50MHz至1300MHz的回波损耗。说明了TM波在频率50MHz至1300MHz的回波损耗是在60dB到200dB之间,但绝大多数是在60dB到160dB之间。设计分层结构仿真模型,首先研究电磁波的入射角度改变对横磁波(Transverse Magnetic Wave)与横电波(Transverse Electric Wave)传输系数的影响。然后,选取垂直入射尘埃等离子层,对周期结构、递增结构、递减结构的TM与TE波回波损耗进行研究,发现在复介电常数虚数部分变化为10%,每层变化1%的情况下,回波损耗变化超过20dB。