电磁波传播特性的研究本质上是研究传播介质对电磁波的极化响应特性。等离子体作为近地空间环境中物质存在的最常见形态,研究电磁波与等离子体的相互作用是空间环境科学与技术的基本科学问题之一,是环境工程、等离子体物理和通信工程的多学科交叉应用。然而,等离子体作为电磁环境的重要组成并不是孤立存在的,还涉及到与其他环境的耦合。本文针对航空航天国防需求和绿色能源获取的经济需求研究了电磁波在两种等离子体中的传播特性,分别是:与临近空间稀薄大气环境及高超声速飞航条件耦合的“黑障”等离子体和实现空间太阳能转化的能量接收器。电磁波在“黑障”等离子体中的传播主要是为了实现高超声速飞行器与地面之间的通信。受限于飞行器的载荷能力,临近空间中传输的无线信号功率小,信噪比低。因此,研究电磁信号在近地空间环境中的衰减过程,尤其是非线性衰减效应,是空天通信和国防应用的重要科学问题。与“黑障”问题试图降低环境等离子体对电磁波的吸收不同,基于等离子体的空间太阳能接收器需要解决的是如何实现等离子体对电磁波能量的高效率转化,这其中也面临一个非线性问题,即大功率微波的自作用。本文针对非均匀磁化等离子体中的电磁波传播特性开展研究,主要创新性成果为:1、提出了极高频波在偶极子场磁化等离子体中的色散关系模型,验证了磁场空间分布不均匀性对非线性耗散形成以及通信信号衰减特性的影响。研究结果表明,电子振荡轨迹上的磁场不均匀性和电磁波磁场分量共同作用形成了新的耗散;沿传播路径上的磁场不均匀性对电磁波的衰减特性有重要影响。磁场作用的大小取决于信号发生衰减的电子密度峰值区域磁感应强度是否有明显的衰减,给出了可能缓解“黑障”问题的磁场参数。2、揭示了尖头飞行器等离子体鞘套中的极高频透射选频机制,给出了鞘套结构和磁场梯度对透射选频影响的量化关系。研究结果表明,尖头飞行器等离子体鞘套内形成了独特的谐振腔结构,触发了选频现象。通信频率和碰撞频率的提升会抑制振荡。电子密度梯度和磁场梯度的提升会加剧振荡。3、优化了正反向合成电场与电子碰撞频率的耦合模型,针对空间等离子体大功率微波能量转化提出了一种微波无线输能的全向吸收方法。数值仿真结果表明,提出的微波能量接收器可将泄漏到接收点周围环境中的电磁信号能量降低到对生态环境无影响的程度,可作为整流天线接收系统的备份或冗余系统。