文档介绍：关于等离子体隐形技术的浅析
宣读人: 张磊
PB01009032
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一、引言
所谓等离子体的隐形技术,就是通过电磁
波与等离子体的相互作用,利用等离子体对电
磁波的反射、折射、吸收、变频等,将电磁波
能量衰减,改变电磁波的传播相角,乃至是电
磁波产生绕射,从而达到隐形效果。
本文在理论上从等离子体对电磁波功率的
吸收作用方面进行探讨、分析。所取的电磁波
频段为现役雷达的频率范围(∽10GHz),
等离子体中的电子与中性气体的碰撞频率为
∽10GHz。
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参考书目:
1、等离子体物理学导论 F•F•CHEN
中国科学技术大学(四系教材)
2、电磁波在等离子体中的传播[苏]:B•JI•金兹堡
科学出版社
3、等离子体物理原理马腾才、胡希伟、陈银华著
中国科学技术大学出版社1988
4、电磁场与电磁波谢处方、饶克谨著
5、电磁波与等离子体的相互作用
孙爱萍、李丽琼、邱孝明、董玉英著
6、电磁场、电磁能和电磁波[美]:L•M•玛奇德著
7、未来制造业和加工也中的等离子体邱孝明
二、电磁波与均匀非磁化等离子体的相互作用
首先给出电磁波在均匀非磁化等离子体中的麦
克斯韦方程组
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对方程组中式(2)求旋度,并利用式(4)得:
利用矢量分析式,并考虑
,得
∴可得到电磁波在均匀非磁化等离子体中的传播方程
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由于电磁波的一般解都可以用平面波分量的傅立叶积分
来展开,这里仅以平面电磁波与等离子体的相互作用为例,
假设电磁波沿X轴正向传播,则:
式中为电磁波的角频率; 为传播常数,有式(5)和式
(6)可解出电磁波在均匀非磁化等离子体中的色散关系为:
由传播常数
得:
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上式中为衰减系数; 为相位常数。
下面分析等离子体的介电常数:
由于在等离子体中,中性气体的密度远大于等离子体密度,
因此可以忽略电子与离子的碰撞,另外离子的质量远大于电子
的质量,可以忽略其运动,仅考虑电子的运动。
对于一团电子气来说,电子的移动相当于产生一个极化强
度,它等于单位体积中的电偶极矩:
式中为电极化率,现在要求和的关系,故引用
郎之万方程:( 为电子与中性气体的碰撞频率)
为电磁波频率
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将式(14)代入式(11)得
而有等离子体频率:
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假设电磁波在真空中的传播功率为经真空与等离子体界
面进入到等离子体内的功率为,被界面反射的功率为。
由于均匀等离子体的密度不变,对于一定频率的入射波,介电
常数不变,因此在等离子体内部不存在反射。
电磁波在交界面上的反射功率满足下式:
通过界面进入等离子体介质内的电磁波功率为:
传播到任一位置的波的功率为:
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假设等离子体厚度为,则电磁波经等离子体衰变后在
处透射出去的功率:
因此电磁波被等离子体吸收的功率为:
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计算参数:
电磁波频率在现役雷达工作频段中取值
( ) ;
等离子体密度取,
即;
碰撞频率取;
等离子体厚度取
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