等离子体天线噪声性能研究

等离子体天线具有很多优于金属天线的特性,具有广阔的应用前景。噪声作为天线的最关键特性之一,需要对其进行深入分析,以奠定等离子体天线的应用基础。文章阐述了等离子体天线的相关理论,并通过仿真分析了等离子体碰撞频率和入射电磁波频率与噪声的关系,为等离子体天线的设计及应用奠定基础。     

等离子体环境下圆柱开槽天线特性的研究

本文用磁流体力学的方法研究了等离子体环境下圆柱体开槽天线的辐射问题,推导了槽天线的方向图和阻抗的计算公式,计算了不同等离子体参量的横槽的方向图,并且把计算的结果与用不考虑纵波影响的复介电常数方法得到的结果进行了比较。     

一种等离子体卡塞格仑抛物面隐身天线的设计

研究等离子体卡塞格仑抛物面隐身天线一体化设计的关键性问题。根据双反射面天线的经典理论设计公式得出卡塞格仑抛物面天线的设计参数,仿真计算传统卡塞格仑抛物面天线及等离子体卡塞格仑抛物面天线的辐射特性和散射特性。研究结果表明,等离子体卡塞格仑抛物面天线具有和传统金属反射体卡塞格仑抛物面天线一样的辐射性能,同时由于等离子体产生和消失的可控性,不工作时就只有介质外壳,具有极低的RCS,从而大大提高了反射面天线的隐身性能。     

卫星天线的等离子体效应及试验方案

中低轨道卫星的天线会受到电离层中的等离子体的影响。文章较为详细的介绍了卫星天线与等离子体相互作用的机制,讨论了等离子体对于天线的影响。最后提出了卫星天线的地面等离子体环境模拟试验方案。     

天线噪声特性分析与阵列信号接收新模型构建

传统的阵列信号接收建模过程采用了各接收支路间的噪声互不相关的假设条件,但在低信噪比情况下的微弱信号检测中,实际应用与理论分析结果存在差异。针对这一问题,分析了阵列天线中各单元天线噪声的来源及相关特性,指出其中既有互不相关的热噪声,也存在具有相关性的外界环境噪声。以此为依据,构建了新的阵列信号接收模型,讨论了该模型在微波被动遥感成像与多通道互相关微弱信号检测中的应用及理论指导意义。这不仅加深了对通信、雷达、电子战等无线电接收系统中噪声特性的进一步认识,同时也为低信噪比情况下的阵列信号接收处理新方法研究提供了重要参考。     

飞行器的等离子体隐身应用

分析了等离子体雷达隐身的机理 ,并对太空和大气层内飞行器利用等离子体进行雷达隐身的相关技术进行了探讨     

ANSERLIN——一种性能优良的宽带圆极化天线

介绍了武汉大学十年来在ANSERLIN(圆环扇形辐射线)天线及其阵列研究方面的成果。包括ANSERLIN天线的理论分析、ANSERLIN天线及阵列的辐射特性等。研究结果表明，ANSERLIN天线具有剖面低、重量轻、结构简单、易于载体共形的特点。其电性能优良，具有频带宽、增益高、圆极化性能好、单元一致性好等优点，可作为机载、弹载和星载通信和无线电探测系统的优选天线。     

磁窗天线增强等离子体鞘套透波特性研究

当飞行器以高超声速在大气层中飞行时,周围形成的等离子体鞘套将影响电磁波的传播特性,严重时传输完全中断(黑障).外加强磁场可以形成“磁窗”,有效地增强右旋圆极化电磁波在等离子体鞘套中传播时的透波特性,但是在产生磁窗过程中(例如使用超导产生磁窗)有一系列的问题如磁体的重量和复杂性等需要克服.为解决这一问题,提出了天线和强永磁体一体化综合设计的新思路——磁窗天线.设计出一种圆极化GPS天线,它的表面贴片为对磁场影响很小的镀铜片,接地板为稀土永磁体NdFeB(钕铁硼),永磁体同时也做为强磁场的发生装置.分析了圆极化GPS天线的性能和周围磁感应强度的分布,估算了磁窗天线减缓通信中断的效果,在所研究的情况下,使用磁窗天线可以显著地提高等离子体鞘套的透波特性.     

激光等离子体天线的电磁散射分析

根据激光等离子体天线工作原理给出了电磁分析模型,以电场作为未知函数建立了频域体积分-微分方程,用脉冲基函数和点匹配函数的矩量法（MOM）将之转为线性代数方程组。求解中应用快速傅里叶变换（FFT）和共轭梯度法（CGM）,以降低所需计算机内存和减少CPU计算时间。算例表明：该法计算的结果与Mie级数解析解和其他文献结果吻合较好。     

等离子体接触器放电特性试验研究

为了研究等离子体接触器的伏安特性,设计试验分别测试了单支和双支等离子体接触器工作时的伏安特性,并给出了等离子体接触器钳位电压、偏置电压以及触持电压随偏置电流的变化规律。试验结果表明:供气流率的提升有利于接触器放电效率的改进;等离子体接触器钳位电压、触持电压与偏置电流之间呈现出不同的规律,前者呈现为正阻特性,后者呈现为负阻特性;两支等离子体接触器同时工作时相互之间存在影响,额定值为5 A时,两支接触器的发射电流分别为8 A和2 A,因此采用双接触器同时工作时,应尽量采用伏安特性接近的阴极以减小差异性。     

缝隙平面天线与TEM喇叭组合的超宽带馈源

根据紧缩场天线测试系统对馈源的要求,选择缝隙平面馈电结构与TEM喇叭组合的新颖技术实现馈源的超宽带、电小尺寸、天线的E面和H面方向图3dB波束宽度等化,从而使馈源达到高性能、体积小、重量轻和容易安装等目的,满足低频紧缩场天线测试系统的要求。     

自补型阿基米德平面螺旋天线的设计与分析

阿基米德平面螺旋天线是一种可用在 L 波段、C波段或更高波段的宽频带天线 ,在驻波比小于 2 .5 :1时 ,带宽可达到 4 0 :1,但其效率却不到 4 0 %。当效率提高时 ,带宽又只有 2 :1左右。文中介绍一种自补型阿基米德平面螺旋天线 ,它的效率较普通阿基米德平面螺旋天线高出约一倍 ,频带宽度能达到十个倍频程以上     

基于Langmuir探针技术的空间等离子体探测方法

阐述了Langmuir探针测量空间等离子体的基本原理和方法。分析了利用Langmuir探针在空间等离子体探测应用中航天器、空间环境对探针表面污染、探针自身和其他因素对测量的影响。介绍了一种基于探针与空间等离子体同电位的等离子体电位和密度的探测方法,并给出测量原理和探针结构。     

星载微波辐射计天馈系统噪声温度分析

星载微波辐射计在轨运行时,影响天线温度的因素与天馈系统的空间与时 间的不稳定性有关。在最坏情况下,裸露在卫星舱外的天线物理温度的变化值可达±
150℃,而且太空环境和卫星舱内环境存在一定的温度差异,使得连接天线与开关 的波导存在一定的温度梯度。依次分析了反射面对观测信号传输的影响,天线馈源物理 温度在-150℃～150℃范围内时的噪声温度,温度梯度对计算连接波导噪声温度的影响。利 用上述的分析结果,确定了天馈系统的在轨测温方法以满足星载微波辐射计精确定标的要求 。
     

基于碱金属辅助电离的等离子鞘套模拟方法

为解决再入过程中通信黑障与探测异常问题,对等离子体鞘套地面模拟方法进行了研究。以RAM C-II 飞行试验为依据,计算了等离子体鞘套的参数范围。分析现有模拟设备,概括提出了高焓低速风洞的模拟方案,选取相适应的放电方式,并对流量功率进行了计算。针对高温环境对电磁设备造成损坏以及所需功率难以实现的问题,提出添加碱金属的解决方案,并进行了试验验证。试验结果表明,添加碱金属可以使电子密度提升约一个数量级。对方案效果进行评估,预期功率需求降至兆瓦量级。     

高超声速升力体飞行器等离子体鞘数值模拟

为探究高超声速再入过程中通信“黑障”的影响因素,基于一种化学反应平衡气体组分模型,采用有限体积法求解三维全N-S方程,数值方法采用AUSMPW+格式和LU-SGS隐式求解方法,模拟典型球锥体的高超声速流场,得到的电子数密度分布同RAM-C II飞行试验数据吻合良好。并针对一种升力体外形飞行器进行计算,选取高度范围35~55〖KG*9〗km、马赫数12~25、攻角10°~30°共14个飞行状态,得到了不同状态下的飞行器周围的电子数密度分布情况,对比分析发现电子数密度值与飞行高度、马赫数以及攻角的大小关系密切。     

航天飞行器防热层与天线窗口热匹配行为研究

针对防热层与天线盖板的热匹配及烧蚀匹配开展研究,通过有限元方法,分析了尺寸效应对于天线盖板热匹配的影响,同时结合电弧风洞实验验证了防热层与天线盖板在高温下的烧蚀匹配行为。研究结果表明,按照实验件尺寸20 mm×20 mm,在实验环境条件下,防热层最大热应力为2.98 MPa,小于低密度石英酚醛复合材料在高温下的拉伸强度,不存在热匹配风险。当天线盖板尺寸大于60 mm时,防热层局部接触应力约为5.3 MPa,大于防热层在高温下的抗拉强度,天线盖板与周边防热层保证0.3 mm安装间隙,天线盖板在高温下的最大膨胀量为0.03~0.04 mm,远小于间隙值,因此不存在热匹配风险。天线盖板在与防热层烧蚀过程中,由于耐温较高,在高温下基本无烧蚀,低密度石英酚醛防热层烧蚀量约为 1.1 mm,因此在后续防热设计中可在天线盖板前缘处预留台阶,以减小高温下的烧蚀不匹配风险。     

等离子体电弧激励器特性及减阻的仿真研究

设计了一种用于高超声速流动控制的等离子体直流电弧激励器,运用多物理场有限元方法对激励器的工作特性进行了数值模拟,得到了激励器准确热源分布和不同工况下电势、温度等的分布情况。其中,表面电弧激励器在电流7 A、阴阳极距离3.5 mm时在阴极表面最高能得到2.690 5×10~(10) W/m~3的热源值。运用有限体积方法对激励器的斜坡减阻效果进行了数值模拟,得到马赫数为7时总阻力系数最多减小32%的结论。     

化学模型对数值模拟等离子体流动的影响研究

针对典型再入飞行试验条件,基于求解化学非平衡N-S方程的数值方法,对再入体非平衡等离子体绕流进行数值模拟,比较分析了两种典型化学模型对电子数密度数值模拟结果的影响。研究发现,7组分化学模型的电子数密度模拟结果具有较好的一致性,而11组分化学模型的数值模拟结果则存在较大差异,产生差异的主要机制在于不同模型中氧原子的电离效应,总体上Park模型的数值模拟结果与飞行测量结果具有较好的一致性。