再入航天器表面亚波长等离子体薄层对微波信号影响效应研究

为了建立电磁波在亚波长等离子体薄层中传播的物理数学模型,并针对通信频段的电磁波,研究电磁波在再入航天器表面等离子体薄层中的透射问题,相关研究成果可为再入航天器通信“黑障”现象研究提供理论基础。模型从麦克斯韦方程组出发,采用微分薄层法进行数值求解,获得了不同等离子体密度条件下亚波长等离子体中目标电磁波的透射特性及传播规律,揭示了截止反射效应和碰撞吸收效应在其中发挥的作用。本研究对于深入了解亚波长碰撞等离子体薄层中电磁波的传播过程具有意义。     

麦克斯韦分子碰撞下的离子分布函数及其非相干散射谱的计算

采用麦克斯韦分子碰撞模型描述玻耳兹曼方程的碰撞项, 基于双麦克斯韦分布函数得到的输运方程包含了粘滞和热流的影响, 通过求解输运方程得到了离子漂移速度, 平行和垂直磁场的离子温度, 应力张量以及平行和垂直能量的热流矢量的表达式. 进而得到了麦克斯韦分子碰撞模型下离子分布函数的16矩近似. 利用非相干散射理论, 计算得到了非相干散射谱. 相对于简单的驰豫碰撞模型, 麦克斯韦分子碰撞模型能更准确地描述非麦克斯韦分布的电离层E 层的碰撞过程.      

物理学的困顿：数学是现实的根根基吗？

在19世纪中后期，麦克斯韦意识到光是一种电磁波。当时，他的方程组表明，光速应该是每秒30万千米左右。     

高纬极区离子速度分布函数多项式解及非相干散射谱计算

为更准确描述高纬极区电离层离子分布函数, 分别采用弛豫碰撞模型和麦克斯韦分子碰撞模型描述玻耳兹曼方程的碰撞项, 通过求解两种模型下的输运方程, 分别得到两种模型基于麦克斯韦分布下离子分布函数的13矩近似和基于双麦克斯韦分布下离子分布函数的16矩近似. 进一步根据Sheffield理论, 利用两种模型下离子分布函数的13矩和16矩近似, 计算了非相干散射谱, 并对结果进行对比分析. 结果表明, 相对于弛豫碰撞模型, 麦克斯韦分子碰撞模型能更好地描述电离层E层中离子与中性成分的相互作用. 相对于离子分布函数的13矩近似, 16矩近似更适合描述由于电场增加导致的离子温度各向异性特征.      

欧洲建成大型电磁兼容性试验设施

一个以创建电学与磁学统一基本方程的电磁学理论奠基人麦克斯韦（James Clerk Maxwell）命名的电磁兼容性（EMC）试验设施,已在欧洲航天局设于荷兰Noordwijk的欧洲航天技术中心（ESTEC）建成,并投入使用。     

外加正交电磁场等离子体中电磁波透射特性

在基于磁流体动力学和电磁波传播理论的基础上,针对航天飞行器再入过程中的黑障问题,提出了一种物理模型.利用数值分析方法,研究电磁窗周围的电子密度在不同的飞行器轴向距离下,随着飞行器法向距离增加呈现出的变化趋势;改变外加电场和磁场的交叉角度,分析不同角度下电磁窗周围电子密度的变化趋势;研究有外加正交电磁场的电子密度与无外加电磁场电子密度比值的变化趋势和电磁波衰减的变化趋势.结果表明:当外加正交电磁场时,接收天线周围的电子密度随飞行器法向距离的增加而不断减小,其与无外加电磁场时电子密度之比呈现不断下降的趋势;电磁波的衰减在不同飞行高度和外加磁场强度下,随着电磁波频率的增加而不断减小.这为减缓“黑障”问题提供了一种新的方法.      

单反射面紧缩场接收机灵敏度要求评估方法

根据洛伦兹互易定理,提出了一种对单反射面紧缩场接收机灵敏度要求进行评估的方法.分别计算紧缩场馈源发射的电磁波以及标准定标球散射的电磁波在位于反射面和静区中间的参考平面上的近场分布,并考虑反射面效率和馈源发射功率,即可得到在测量过程中,对接收机灵敏度的要求.该方法能够全面反应目标雷达散射截面、工作频率、馈源性能和位置、反射面形状尺寸及其边齿结构和边缘绕射、紧缩场静区中心位置等因素的影响.利用该方法对北京航空航天大学微波暗室紧缩场的接收机灵敏度要求进行评估,并与实验测试结果对比,进而验证该方法的正确性.     

飞机表面绕射射线的寻迹方法

研究一种电子对抗特种飞机表面绕射射线的寻迹新方法.对飞机进行快速三维几何建模和表面网格剖分,并根据需要对几何模型的剖面和结点加密,生成飞机表面网格数据;选定寻迹区域,对飞机表面网格结点进行管理,根据费马原理,采用改进的动态规划方法,在飞机表面网格上快速、准确地实现任意源点和绕射接收点间的短程线计算;在此基础上,采用递归方法实现可视化的几何绕射理论(GTD)、一致性几何绕射理论(UTD)绕射射线离散寻迹.绕射射线离散寻迹为数值方法求解机身表面任意两点间的天线隔离度提供了条件.      

从空间飞行器入射进电离层的调制电子束产生的高频波辐射

在主动束-等离子体试验中,调制电子束从空间飞行器入射进电离层等离子体将会产生电磁波辐射,在不同试验条件下电磁波辐射机理也不一样,由电子束纵向约束性产生电磁波辐射是其中之一.对半无界稀薄调制电子束从空间飞行器入射进电离层等离子体时所产生的波现象进行了理论分析和数值计算.结果表明,当调制电子束沿磁力线入射时,会在电离层等离子体中产生高频电磁波辐射,该辐射主要集中在垂直于入射电子束运动方向的平面内.      

LEO原子氧对空间材料侵蚀的数值模拟

提出了吸附作用(包括物理吸附和化学吸附)是引起空间材料原子氧腐蚀的主要机理.以此为依据,建立了相应的腐蚀量的反应-扩散方程.应用分子动力学经典碰撞理论的估算表明了方程中的物理作用项对于扩散效应为一小量,从而进一步简化了方程.在所建立的模型方程中,选用了基于Eyring绝对速率理论的扩散系数.对空间表面材料Kapton在近地轨道LEO(Low Earth Orbit)环境受原子氧侵蚀的过程进行了数值模拟,计算结果与飞行试验数据在误差允许的范围内符合得较好.     

有限外磁场中的空心圆柱等离子体波导

分析了外磁场中电磁波沿空心圆柱等离子体波导的传播特性.首先给出边界条件的矩阵方程,利用矩阵的有关性质导出了问题的特征方程,采用精确求解特征方程的数值法,分析了波导传播常数随等离子体厚度、电子密度、碰撞频率和外加磁场的变化规律.      

海上电子战——舰载电子战系统发展简史、任务类型与运作

电子战的发生是人类技术文明进展在战争中的反映，是人类在电磁频谱应用上的一个特殊创举。人类最早系统地对电磁频谱进行认识与利用须从1861-1862年间马克斯威尔(Maxwell)从理论上预见了电磁波的存在开始追溯，而后赫兹(Hertz)于1888年以实验确认了马克斯威尔理论的正确性，期间又经过法国布朗利(Branly)与英国的洛奇爵士(Lodge)等人对电磁波发射与接收设备的改进，     

喷流噪声特性与控制研究

本文着重研究喷流噪声机理及工程计算方法。通过实验研究了声功率与喷流速度的关系,表明在Mα>0.4时Lighthill方程和Lilley方程均与实验数据吻合,可分别使用。而Mα<0.4时,均偏差较大,通过本文实验表明,若改为6次方关系较为恰当。文章同时对喷流噪声指向性、谱特性进行了分析。最后对一种引射消声器进行了发展性研究,获得在135dB噪声条件下,降噪17dB的效果。     

基于先进量子测量技术的雷达发展动态

传统雷达方案是基于电磁波信号传输理论,通过探测空间中物体反射的电磁波回波信号,来实现目标定位及其他参数的测量。相比于传统雷达方案,量子技术框架下的量子雷达方案旨在提高雷达探测精度和反应速度,同时在抗干扰能力和反隐身功能等方面也具有更加明显的优势。该雷达发展动态研究阐述了量子技术的原理、发展及量子测量技术在雷达中的应用研究动态,着重叙述国内现有最新基于先进量子测量技术的三种量子雷达技术方案,通过案例分析其原理,为未来量子雷达的进一步发展提供可以借鉴的新思路。     

螺旋相位板生成涡旋电磁波仿真研究

涡旋电磁波的产生方式有多种,使用涡旋相位板即为其中重要的一种方式。该文对螺旋相位板产生涡旋电磁波的情况进行了仿真.通过仿真。给出了在喇叭天线口面上覆盖螺旋相位板时生成的涡旋电磁波的幅度相位分布。     

非均匀双流等离子体中波传播耦合波动方程

我们利用麦克斯韦方程组和矩方程组,研究了非均匀双流等离子体在电流源作用下,激发波的耦合过程。给出了三模[P_e,P_i,E_o]耦合的普遍方程▽2[P]-[C]·▽[P]+[K2][P]=[D][▽·(ω_p2E_o)]。作为一特例,本文首先研究了均匀、有损失(v≠0)双流等离子体中,等离子体波的耦合过程。指出v≠0,即使在均匀等离子体中,也将产生电子等离子体波和离子等离子体波间耦合。但不出现光学模和等离子体模间耦合。      

基于PM算法的涡旋电磁波引信超分辨测向方法

为提高防空导弹无线电引信在低信噪比（SNR）背景下的测向精度,提出了基于传播算子算法（PM）的涡旋电磁波引信超分辨测向方法。通过相控均匀圆阵依次发射不同轨道角动量模态涡旋电磁波照射目标,基于多发单收（MISO）模型推导目标探测回波模型;通过对回波方程的近似变形构造接收信号矩阵;采用PM算法构造空间谱函数,进行谱峰搜索,实现对目标水平方位角的估计。对所提方法的有效性进行仿真验证,结果表明,所提方法可在低信噪比、少阵元情况下实现对目标的精确测向。      

双麦克斯韦分布下极区中层尘埃粒子带电研究

在大功率微波照射下,极区中层夏季回波（PMSE）会立刻消失,该现象被称为极区中层加热现象.在大功率微波照射极区中层时,电子在微波电场加速下产生的定向运动速度与热运动速度可以比拟,极区中层的尘埃等离子体服从双麦克斯韦分布.基于双麦克斯韦分布下尘埃粒子充电理论给出极区中层尘埃粒子的电荷分布,比较了大功率微波对极区中层加热前和加热时,尘埃粒子电荷以及极区中层电子浓度的变化.结果表明,采用大功率微波装置加热极区中层会影响电子对尘埃粒子的充电进而导致电子浓度变化,这对解释极区中层加热现象具有重要意义.      

伽略金法分析矩形波导缝隙天线耦合特性

本文用矩量法对波导宽边上的、有厚度的、任意位置的两个纵向缝隙的耦合特性做了分析。文章首先根据Maxwell方程、等效原理、连续性条件建立了两个缝隙上、下口面切向电场为待求函数的四个联立耦合积分方程,然后用伽略金法将积分方程化为矩阵方程。在对矩阵中的内积进行了适于计算机计算的合理的处理后,借助于计算机求出了积分方程的解及一系列特性参数。理论计算和实验结果比较一致,对某些特殊情况的缝隙(如单隙缝、半波长双缝隙)的理论计算也和前人已发表过的计算和实验结果相吻合。文章最后根据计算和实验结果,讨论了缝隙的耦合对缝隙的口径场分布,导纳特性,谐振电导和谐振长度等特性参数的影响。