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1、第3期雷达科学与技术Vol.3No.32005年6月RadarScienceandTechnologyJune20053等离子体技术在天线隐身中的应用12陈林松,马红星(1.海军工程大学研究生院,湖北武汉430033;2.海军驻合肥地区军事代表室,安徽合肥230031)摘要:利用洛沦兹模型来研究等离子体的电磁响应特性,讨论了电磁波频率、等离子体密度和电子碰撞频率对电磁波衰减特性的影响,描述了等离子体的导电性能、反射和吸收电磁波的能力,提出了三种方式实现天线的隐身设计。分别阐述了几种方式实现隐身的原理,并分析了各自的适用范围和优缺点。关键词:等离子体;天
2、线;隐身;衰减中图分类号:TN974文献标识码:A文章编号:167222337(2005)0320140204TheApplicationofPlasmatoDesignofAntennaCHENLin2song1,MAHong2xing2(1.GraduateSchoolofNavalUniversityofEngineering,Wuhan430033,China;2.NavyMilitaryDeputyOfficeinHefeiRegion,Hefei230031,China)Abstract:First,theattenuationofelec
3、tromagneticwaveinplasmaisinvestigatedwithLorentzmodel.Theeffectsofelectromagneticwavefrequency,plasmadensity,andelectron2neutralcolisionfrequencyonat2tenuationofelectromagneticwavearediscussed.Threemethodsoftheapplicationofplasmatodesignofstealthantennaarepresented.Finally,theme
4、ritsanddisadvantagesofeachmethodareanalysedandsumma2rized.Keywords:plasma;antenna;stealth;attenuation天线(如通信天线)以及阵列天线(如地波雷达天线)也因此容易成为导弹攻击的目标。1引言等离子体在天线隐身中的应用不但涉及到等等离子体被称为物质的第四态。宇宙中离子体物理学和无线电物理学的交叉学科知识,99.9%的物质处于等离子体态。不同状态的等离还涉及到其他许多电、磁、热及流体力学的相关知子体有着许多独特的物理化学性质。从核聚变发识,比较复杂。国外对此已作
5、深入研究,已有实用电的托克马克装置到日常生活中的霓虹灯,现今装置用于实战。我们必须加大研究力度,方能在等离子体已经广泛地应用于各个领域之中。在军今后的军事高科技竞争中立于不败之地。事上,等离子体技术可应用于飞行器隐身、导弹拦截、航天器推进、通信和探测等方面。而在探测技2电磁波在等离子体中的传播规律术中,将等离子体技术应用于各种军用天线上,利用等离子体的良好导电性能以及反射和吸收电磁依据动量守恒,等离子体在电磁波中的运动波的能力,能够实现天线的隐身。方程为常规天线通常由良导体材料制作,其反射电nemev′e=-eneE-nemυeeven(1)磁波的能力
6、很强,有很大的雷达反射面积,从而给式中右边第二项为碰撞中的能量损失;ne为等离舰船、飞机的隐身设计造成困难,一些大尺寸鞭状子体密度,me为电子的质量,E为电磁波的电场强3收稿日期:2004-07-08;修回日期:2004-09-16©1994-2007ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net2005年第3期陈林松:等离子体技术在天线隐身中的应用141度,e为电子的电量,ven为等离子体与中性粒子的iωt碰撞频率,υe=
7、υe
8、·
9、e为电子热运动速度,v′e=5υe/5t=ωiυe为电子热运动加速度。于是有:nemeiωυe=-eneE-nemυeeven(2)由此可得等离子体中的电流密度为2enej=-enυee=E(3)me(ωi+ven)代入到电磁波传播的麦克斯韦方程组:5B图2不同电子密度下等离子体对电磁波的衰减特性¨×E=-5t(4)15E子体频率的电磁波在等离子体边界面上存在强烈¨×B=2+μ0jc5t的反射。i(ωt+kx)而E=E0e。这里,B为磁场强度,μ0为磁导率。现在考虑等离子体的导电性能。电场中,等离2由此求得波数k为子体的电导率为σ=ene/(meve)
10、,式中ve为电子212ωωp2中性粒子碰撞频率与电子2离子碰撞频率之和。这k=1-(5)cω(
