激波管等离子体中太赫兹波传输特性仿真与实验研究-论文.pdf

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1、第33卷第4期红外与毫米波学报Vo1．33．No．42014年8月J．InfraredMillim．WavesAugust，2014文章编号：1001—9014(2014)04—0420一o6DOI：10．3724／SP．J．1010．2014．00420激波管等离子体中太赫兹波传输特性仿真与实验研究马平，秦龙，石安华，赵青，陈伟军，黄洁(1．中国空气动力研究与发展中心超高速所四川绵阳621000；2．电子科技大学物理电子学院四川成都610054)摘要：研究了太赫兹波在透射波窗口封闭的激波管中的等离子体中的传输特性，获得了传输衰减量随等离子体电子密度、碰撞频率、透波

2、窗口材料以及电磁波频率的变化规律，并比较了相同条件下毫米波的传输特性．利用激波管为实验平台模拟产生高速飞行器等离子体，开展了太赫兹波在等离子体中传输特性实验．结果表明，太赫兹波在相同电子密度和碰撞频率的等离子体中衰减量比毫米波小得多；随着等离子体碰撞频率的增加，太赫兹波传输衰减量先增加后减小，透波窗口增加了太赫兹波的传输衰减；随着窗口材料的介电常数增加，太赫兹波反射率增加，太赫兹波传输衰减曲线出现周期性振荡，振荡周期约5GHz；太赫兹波通信可能作为一种解决再入飞行器黑障问题的有效技术途径．关键词：太赫兹波；传输特性；等离子体；衰减中图分类号：0539文献标识码：AT

3、erahertzwavetransmissioncharacteristicsintheplasmaproducedbyshocktubeMAPing，QINLong，SHIAn—Hua，ZHAOQing，CHENWei—Jun，HUANGJie’(1．HypervelocityAerodynamicsInstitute，ChinaAerodynamicsResearchandDevelopmentCenter，Mianyang621000，China；2．SchoolofPhysicalElectronics，UniversityofElectronicScien

4、ceandTechnologyUniversity，Chengdu610054，China)Abstract：Thetransmissioncharacteristicsofmillimeterwaveandterahertzwaveinthenonmagneticcollisiona1plasmawereinvestigatedtomeettheneedofreentryaero—craftcommunication．Thelawsofelectromagneticwavetransmissionattenuationdependentonelectrondens

5、ity，collisionfrequency，dielectriccoeficientchangeoftheantennawindowmate—rialandelectronfrequencywereobtained．Theterahertzwavetransmissionattenuation(TWTA)iSmorefaderthanmil一1imeterwavetransmissionattenuation(MWTA)inthesameplasma．BothTWTAandMWTAintheplasmaareatfirstenhancedandthenimpede

6、dwithincreaseofcollisionfrequencyoftheplasma．Withtheincreaseofthedielectriccoem—cientoftheantennawindowmateria1．MWTWiSupliftedandthereisaperiodicoscillationintheMWTACHIve．thepe—riodsofwhichiS5GHz．TWTAexperimentwascarriedoutontheshocktube．Theresultsareinagreementwiththecal—culation．Tera

7、hertzwavecanbelikelyusedasthemediatoresolvecommunicationsblackoutonreentryaero—craft．Keywords：terahertzwave，transmissioncharacteristics，plasma，attenuationPACS：52．40．Db，02．6O．Cb，41．20．Jb．94．05．Rx温度急剧上升，空气发生离解和电离，在其四周形成引言等离子体鞘套．等离子体鞘套对电磁波具有屏蔽特当高速飞行器进人大气层时，飞行器与周围空性，低于其截止频率的电磁波信号在通过等离子体气