文档介绍：南京航空航天大学
硕士学位论文
基于等离子体的电扫描智能天线研究
姓名:戴钊阳
申请学位级别:硕士
专业:电磁场与微波技术
指导教师:刘少斌
2011-01
南京航空航天大学硕士学位论文
摘要
等离子体天线是一种基于新概念的隐身天线,其在军事领域有着广泛的应用背景和巨大的
发展潜力,是当前新型隐身天线的研究热点之一。它利用等离子体“高通滤波”特性来实现天
线的辐射和隐身功能。本论文的研究内容,主要包括等离子体与电磁波的相互作用、等离子体
天线理论及天线测试三个方面。
本论文首先讨论了等离子体的基本物理量及等离子体的产生方法。同时研究了等离子体的
温采尔—克劳迈斯—勃立鲁英(WKB)方法和两种处理色散介质典型的时域有限差分(FDTD)
方法。利用 WKB 方法计算了有、无外磁场条件下不均匀等离子体对电磁波的衰减及相位变化,
利用 FDTD 方法计算了均匀等离子体平板中的反射和透射系数。
其次,运用上述算法开发了等离子体中电磁波传播特性分析软件(简称 PWP 软件),并利用
PWP 软件计算了几种不同条件下的电磁波在等离子体中的传播特性。使用该软件能够方便的计
算不同条件下,电磁波在等离子体中传播的变化情况,具有简洁、直观、快速的优点。
最后,重点对电扫描智能等离子体天线进行研究。分析了等离子体天线的工作原理,通过
建模仿真分析了等离子体频率、等离子体碰撞频率及等离子体柱的长度对等离子体柱天线性能
的影响。接着研究了电扫描智能等离子体天线,通过控制包层等离子体柱的激励功率,能实现
在不改变天线物理尺寸的前提下,实现等离子体天线的快速重构。用 CST 软件对窗口扫描天线、
等离子体八木天线、带引向器反射面天线及对称双窗口天线等四种等离子体智能天线的基本结
构进行仿真计算,并分析了这四种天线的辐射特性。同时,我们制作了天线的原理样机,并对
等离子体气体电离、等离子体反射面及天线原理样机进行测试,结果表明,这款天线能够提高
等离子体窗口方向上的信号强度,而减小窗口反方向上的信号强度。

关键词:等离子体,天线参数,电扫描,动态重构,隐身,电磁波

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ABSTRACT
The plasma antenna is a novel stealth antenna based on a new concept, which has a wide
application background and tremendous development potential in the military field. It has been hotly
investigated in the area of novel stealth antenna. The function of the antenna radiation and stealth can
be realized by utilizing characteristics of “high-pass filter” for plasma. This dissertation mainly
includes the interaction of plasma and ic waves, theory and test of plasma antenna.
Firstly, several fundamental parameters and generation method of plasma are presented. Then,
Wentzel-Kramers-Brillouin(WKB) method and two typical finite-difference time-domain (FDTD)
methods are introduced. The evolutions in attenuation and phase of ic waves which
enter into ized and ized Inhomogeneous plasma at different angles are calculated by
using WKB method. The reflection and transmission coefficients are calculated by using FDTD
method.
Secondly, by utilizing above methods, the software named in plasma the ic wave
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