電磁波斜入射等離子體介質(zhì)的FDTD方法.pdf

1、當(dāng)超高聲速飛行器在臨近空間飛行時,由于飛行器與空氣的摩擦,飛行器表面的溫度急劇升高。高溫致使臨近空間飛行器表面燒蝕材料和空氣電離形成等離子體,稱為“等離子鞘套”。等離子體介質(zhì)會反射和吸收電磁波,致使通信信號經(jīng)過等離子體層后急劇衰減,造成飛行器與外界的通信中斷,這就是“黑障”現(xiàn)象。研究電磁波在等離子介質(zhì)中的傳播特性具有重大意義。
　　在現(xiàn)實情況中,由于飛行器天線和地面站的相對位置等原因,電磁波總是以一定的角度入射等離子鞘套的。本文利

2、用時域有限差分方法(finite-difference time-domain FDTD)研究了電磁波斜入射等離子鞘套層時的傳播特性,為上層通信中的信道建模提供參考。
　　在時域有限差分方法中,斜入射問題通常要放在二維模型中解決。本文利用一維時域有限差分方法計算了電磁波斜入射等離子體時的傳輸特性,避免了二維平面波引入的麻煩,大大提高了計算效率,節(jié)省了計算時間。同時FDTD算法中二維平面波的引入會存在漏電現(xiàn)象,影響計算精度,利用一維

3、FDTD迭代解決斜入射問題,大大提高了計算精度。在本文算例中通過和波阻抗方法的對比,驗證了本文方法的準(zhǔn)確性。
　　對等離子鞘套層加磁場可以改善等離子體的介電特性,降低等離子體對低頻和高頻電磁波的衰減和反射,從而改善飛行器的通信質(zhì)量。本文利用移位算子時域有限差分方法(shift operator finite-difference time domain SO-FDTD)研究了電磁波斜入射磁化等離子體時的傳播特性。由于磁化等離子是各