等离子体参数对吉赫兹电磁波功率吸收的影响

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等离子体对电磁波的吸收、反射、折射是一个很重要的物理问题,这个问题在通讯、医疗诊断和电磁对抗等领域已得到广泛研究。本文给出解析的、梯度参数可调的密度分布函数用以描述不同类似铃铛位型的电子密度剖面。基于给出的电子密度剖面,利用WKB(Wentzel-Kramers-Brillouin)方法,研究了不同电子密度梯度下非均匀等离子体层的厚度、等离子体碰撞频率、电子密度等参数对0.20-30 GHz频段电磁波在冷等离子体中传播时功率吸收的影响,与均匀冷等离子体层相应吉赫兹电磁波的吸收谱作了对比。给出了控制和拓宽中低频段吉赫兹电磁波吸收带的优化参数,在此基础上,设计了非对称密度梯度剖面,获得比对称电子密度剖面更高的吸收率且更宽的吸收带。第一章简单介绍了等离子体隐身技术的研究背景、等离子体的概念和分类、等离子体作为电磁波传播介质的主要物理特性、等离子体隐身技术的基本原理和研究方法等。第二章给出了解析的电子密度分布函数,利用WKB方法计算了吉赫兹电磁波在均匀和非均匀冷等离子体中传播的功率吸收、功率反射以及功率透射。第三章在所选参数范围内,研究了吉赫兹电磁波在均匀与非均匀等离子体中传播时,功率吸收、功率反射和功率透射与等离子体参数的关系、电子密度梯度对功率吸收的影响及其吸收机制,设计了有利于展宽吸收带、提高吸收率的非对称电子密度分布剖面。第四章研究了非对称电子密度分布下,吉赫兹电磁波在冷等离子体中的传播特性,并与对称电子密度分布的情况进行了对比。主要研究了吉赫兹电磁波在非对称冷等离子体中传播时等离子体参数和吸收峰之间的关系。结果表明,在所选参数范围内,选取非对称电子密度分布,提高中心电子密度可以使吸收峰从低频向高频移动。第五章总结了本论文中的主要成果,列出了创新点以及给出了对未来工作的展望。
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