等离子体内部电磁场测量探针设计

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1、财｛謂我衫＿硕士学位论文｜｜參圓等离子体内部电磁场测量探针设计作者姓名ｍ，—圏学校代码10701学号1513122929分类号TN82密级公开西安电子科技大学硕士学位论文等离子体内部电磁测量探针设计作者姓名：张星一级学科：信息与通信工程二级学科：空间科学与技术学位类别：工学硕士指导教师姓名、职称：刘彦明教授学院：空间科学与技术学院提交日期：2018年6月DesignofelectromagneticprobeinplasmaAthesissubmittedtoXIDIANUN

2、IVERSITYinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofMasterinSpaceScienceandTechnologyByZhangxingSupervisor:LiuYanmingProfessorJune2018西安电子科技大学学位论文独创性（或创新性）声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文

3、中不包含其他人己经发表或撰写过的研宂成果；也不包含一为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我同工作的同志对本研宄所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。一学位论文若有不实之处，本人承担切法律责任。＾：Ｌ本人签名ｙ：日期西安电子科技大学关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属于西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅、借阅

4、论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证，获得学位后结合学位论文研究成果撰写的文章，署名单位为西安电子科技大学。保密的学位论文在＿年解密后适用本授权书。丨＾本人签名：純导师签名：日期：＾＾日期：摘要摘要高速飞行器再入时由于和飞行器表面大气分子剧烈碰撞，使得飞行器的动能持续转变为热能，在能量转变的过程中气体分子被电离，并且包裹在高超声速飞行器表面形成具有屏蔽效果的等离子鞘套,对高速飞行器的通信联络、以及飞行控制形成

5、非常严重的信号干扰甚至通信中断即所谓的“黑障现象”。为了获取高速目标等离子体中电磁波的传播过程，正确理解电磁波和等离子体互相作用机理，更深入研究等离子体与电磁波的相互作用——等离子体对电磁波的散射和透射特性，以及等离子体中电磁波的传播演化过程，需要对等离子体电磁波传播演化过程中电、磁场的变化进行高精度高时空分辨率测量。本文结合科研课题，以高灵敏度高分辨率等离子中电磁场测量探针为设计目标，对近场电磁探针进行了深入研究。由于传统同轴测量探针设计的局限性不能很好地平衡测量探针灵敏度与分辨率之间相互制约的关系，因此

6、不能提供很精确的测量结果。1.本文引入并讨论电磁场探针系统的理论分析模型，并在CST中仿真建模探针测量系统，通过研究同轴电磁探针模型的不同结构参数对测量场扰动、探针灵敏度以及分辨率性能影响，设计了一套结构灵活的高灵敏度高分辨率共面波导电磁场测量探针（20x10x1mm），与传统的同轴探针不同的是这款共面波导CPW（CoplanarWaveguide）电磁场测量探针将阻抗匹配环节移至探针结构内部并且研究共面波导探针阻抗匹配对CPW探针测量结果的影响；同时，由于CPW探针的对称结构有效地抑制了探针自身产生的感生

7、电流，所以能够有效地提高探针的测量精度。2.此外为了抑制由于探针的辐射结构所产生的表面电流对测量场的扰动，基于同轴探针抑制表面电流的思想，在本文所设计的CPW探针结构上添加一个短路馈线两侧接地平面空气桥，通过改变探针的辐射结构来减小对测量场的扰动。仿真验证了CPW电磁场天线在结构上的灵活设计有效的平衡了灵敏度与分辨率之间相互制约的关系。通过对测量探针结构参数的理论仿真研究，本文设计出一套在6GHz工作频率下的高精度高灵敏度电磁场测量探针。基于这套CPW探针使用三维移动测量系统对微带线校准件所产生的近电磁场进

8、行测量，并与实际结果进行对比。结果表明：CPW探针测量结果能够很精确地拟合微带线真实场分布。关键词：同轴探针，CPW电场探针，CPW磁场探针，灵敏度，分辨率。IABSTRACTABSTRACTDuetotheviolentcollisionwithatmosphericmoleculesonthesurfaceoftheaircraftduringthereentryofahigh-speedaircraft,t