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高频等离子体天线辐射与散射特性的理论研究

作　者: 陈文波
导　师: 龚学余
学　校: 南华大学
专　业: 核技术及应用
关键词: 表面波色散关系等离子体天线矩量法辐射特性时域有限差分法散射特性
分类号: TN822
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

等离子体天线是一种利用等离子体作为传导体元素的新型天线。与传统金属天线相比,这种天线质量轻,雷达散射截面低,在军事领域中具有很高的应用价值。本文采用数值模拟的方法从理论上对等离子体天线的辐射及散射特性进行了研究,其主要工作包括:(1)介绍了表面波激励产生等离子体的原理、柱形等离子体表面波传播的基本理论以及等离子体天线的物理特性,推导并求解了等离子体介质圆柱的色散方程,为等离子体天线的理论的研究奠定了基础。(2)建立了等离子体天线振子的理论模型,并采用矩量法求解了处于不同等离子体参数(等离子体密度、等离子体碰撞频率)下的天线电参数(辐射方向图、输入阻抗及辐射效率),考察了等离子体参数对天线辐射特性的影响。(3)建立了柱形等离子体天线的二维模型,利用时域有限差分方法计算了天线的雷达散射截面,并结合计算结果分析了等离子体参数及外部约束腔体对等离子体天线散射特性的影响。本文在最后一章对全文进行了总结,给出了整个项目研究所得出的结论,以及今后需要进一步研究的方向。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-7
第1章绪论  7-12
  1.1 研究背景和意义  7-8
  1.2 国内外研究现状  8-11
  1.3 主要研究内容  11-12
第2章等离子体天线的基本理论  12-22
  2.1 等离子体柱的形成方式  12-13
  2.2 表面波激励等离子体的原理  13
  2.3 圆柱型等离子体中的表面波色散关系  13-17
  2.4 等离子体天线的物理特性  17-21
    2.4.1 电子温度  17-18
    2.4.2 等离子体密度  18-19
    2.4.3 沿天线的等离子体密度分布  19-20
    2.4.4 天线长度  20-21
  2.5 本章小结  21-22
第3章等离子体振子天线辐射特性研究  22-38
  3.1 串联分布加载天线的积分方程  22-28
    3.1.1 POCKLINGTON 电流积分方程的建立  23-25
    3.1.2 POCKLINGTON 积分方程的解法  25-28
  3.2 等离子体振子天线模型的建立及参数计算  28-30
    3.2.1 天线模型的建立  28-29
    3.2.2 天线参数的计算  29-30
  3.3 数值结果及讨论  30-37
    3.3.1 等离子体密度沿天线轴向均匀分布时的天线电参数  30-35
    3.3.2 激励功率对等离子体天线辐射效率的影响  35-37
  3.4 本章小结  37-38
第4章柱形等离子体天线散射特性分析  38-52
  4.1 时域有限差分法（FDTD）的基本思想  38-39
  4.2 非磁化等离子体的电流密度卷积FDTD 算法  39-41
    4.2.1 JEC 算法  39-40
    4.2.2 JEC 算法的有效性和精度  40-41
  4.3 FDTD 时谐场的外推及雷达散射截面的计算  41-45
    4.3.1 时谐场的外推  41-45
    4.3.2 雷达散射截面的计算  45
  4.4 等离子体天线的RCS  45-51
    4.4.1 等离子体天线的FDTD 建模  45-46
    4.4.2 数值计算结果  46-51
  4.5 本章小结  51-52
第5章总结与展望  52-53
  5.1 总结  52
  5.2 下一步的工作  52-53
附录等离子体振子天线的XFDTD 仿真  53-56
参考文献  56-59
致谢  59-60
攻读学位期间发表的学术论文  60

高频等离子体天线辐射与散射特性的理论研究

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