●目錄
叢書序
序言
前言
章 概述1
1.1 “黑障”問題/1
1.2 等離子體鞘套電波傳播與通信技術研究進展/3
1.2.1 等離子體鞘套下電磁波傳播理論研究進展/3
1.2.2 等離子體鞘套下電波傳播計算方法進展/4
1.2.3 等離子體鞘套下通信技術研究進展/6
1.2.4 等離子體鞘套地面模擬與實驗進展/7
1.2.5 等離子體鞘套電磁傳播飛行試驗/9
1.3 緩解“黑障”的方法及發展趨勢/11
1.3.1 緩解“黑障”方法回顧/11
1.3.2 緩解“黑障”新技術發展及趨勢/13參考文獻/15第二章 等離子體鞘套的形成機理與地面模擬技術20
2.1 等離子體鞘套的形成機理和主要參數/20
2.1.1 高溫氣體電離的機理和主要過程/20
2.1.2 等離子體的物理模型和主要參數/24
2.2 典型飛行器高速繞流場特征及等離子體鞘套參數特征/27
2.2.1 錐形飛行器的繞流場特征/27
2.2.2 鈍頭—柱形飛行器的繞流場特征/29
2.2.3 扁平盾形飛行器的流場特征/30
2.2.4 典型飛行器等離子體鞘套參數特征/31
2.3 等離子體的參數診斷技術/35
2.3.1 朗繆爾探針法/35
2.3.2 微波診斷法/41
2.3.3 光學診斷法/44
2.4 等離子體鞘套地面模擬實驗技術/46
2.4.1 激波管實驗技術/46
2.4.2 彈道靶實驗技術/49
2.4.3 電弧/等離子體風洞實驗技術/50
2.4.4 其他實驗技術/51
2.5 低溫輝光等離子產生技術/53
2.5.1 大面積均勻非磁化等離子體產生技術/53
2.5.2 環形擴散式等離子發生器設計/59
2.5.3 等離子發生器的參數/65
2.5.4 等離子體參數快速控制技術/69
2.5.5 模擬能力與真實性分析/73參考文獻/82第三章 等離子體電磁波傳播理論85
3.1 等離子體與電磁波的作用機理/85
3.1.1 等離子與電磁波作用的主要物理過程/85
3.1.2 等離子體的介質特性/88
3.2 等離子體電磁波傳播理論/98
3.2.1 等離子體電磁波傳播模型/98
3.2.2 等離子體電磁波傳播特性/99
3.2.3 等離子體的去極化效應/101
3.3 等離子體電磁波傳播計算方法/102
3.3.1 等效波阻抗法/102
3.3.2 等效傳輸線法/106
3.3.3 射線跟蹤法/108
3.3.4 時域有限差分方法/110
3.3.5 等離子體電磁波傳播計算/116
3.4 等離子體電磁波傳播實驗/119
3.4.1 等離子體電磁波傳播實驗方法/120
3.4.2 典型頻段的電磁波傳播實驗/123
參考文獻/127
第四章 電磁波在等離子體鞘套中的傳播特性129
4.1 微波電磁波在典型再入過程等離子體鞘套下的傳播特性/129
4.1.1 典型再入過程電磁波傳播的幅相特性/129
4.1.2 典型再入過程電磁波傳播的極化失配特性/136
4.2 LF—HF頻段電磁波在等離子體鞘套下的傳播特性/147
4.2.1 等離子體鞘套中低頻電磁波傳播模型/147
4.2.2 LF—HF頻段電磁波在等離子體鞘套中的低衰減特性/156
4.3 等離子體鞘套動態特征下的電磁波傳播特性/163
4.3.1 等離子體鞘套動態特征下的電磁波傳播計算方法/163
4.3.2 等離子體鞘套動態特征下的電磁波寄生調制特性/167
參考文獻/170
第五章 動態等離子體鞘套信道建模方法與信道特性171
5.1 高超聲速飛行器鏈路特性/171
5.1.1 高超聲速飛行器復雜電磁環境/171
5.1.2 高超聲速飛行器鏈路特性/173
5.2 動態等離子體鞘套信道建模方法和信道模型/180
5.2.1 動態等離子體鞘套信道特征/181
5.2.2 動態等離子體鞘套非平穩信道建模方法/182
5.2.3 高超聲速動態等離子體鞘套信道模型/192
5.3 動態等離子體鞘套信道測量方法/198
5.3.1 等離子體鞘套信道測量及信道參數提取方法/199
5.3.2 等離子體鞘套信道測量方法仿真實驗/204
5.3.3 動態等離子體鞘套信道地面模擬實驗/220
5.4 高超聲速飛行器綜合信道特性/224
5.4.1 高超聲速飛行器空間信道特性/224
5.4.2 高超聲速飛行器綜合信道模型/229
參考文獻/234
第六章 等離子體鞘套通信適應性技術238
6.1 動態等離子體鞘套下測控通信信號的傳輸特性/238
6.1.1 動態等離子體鞘套對MPSK信號的影響/239
6.1.2 動態等離子體鞘套對FSK信號的影響/246
6.1.3 動態等離子體鞘套對Multi-hCPM信號的影響/249
6.2 動態等離子體鞘套中通信信號傳輸實驗/253
6.2.1 實驗原理與實驗方法/254
6.2.2 MPSK/FSK/Multi-hCPM信號實驗/256
6.3 基於駐波檢測的等離子體鞘套下自適應通信技術/266
6.3.1 等離子體鞘套下自適應碼率通信技術/267
6.3.2 基於信息分級的等離子體鞘套下通信編碼技術/272
6.4 動態等離子體鞘套下調相信號自適應判決方法/276
6.4.1 基於支持向量機自適應判決方法/277
6.4.2 基於譜聚類自適應判決方法/283
參考文獻/287
第七章 等離子體鞘套下天線特性及補償方法289
7.1 等離子體對天線輻射特性的影響機理/289
7.1.1 多層有耗介質覆蓋下天線特性分析方法/289
7.1.2 等離子體對天線特性影響分析/292
7.2 等離子體鞘套下天線電磁計算模型與計算方法/293
7.2.1 等離子體鞘套下天線特性計算模型/294
7.2.2 等離子體鞘套下天線特性計算方法/296
7.3 典型再入等離子體鞘套覆蓋下的天線特性/298
7.3.1 阻抗與工作頻點偏移特性/298
7.3.2 空域輻射功率特性/302
7.3.3 空域極化特性/305
7.4 等離子體鞘套下天線阻抗自適應補償技術/307
7.4.1 基於“雙鄰頻點”的天線阻抗補償的原理/308
7.4.2 等離子體鞘套下天線阻抗在線測量方法/308
7.4.3 等離子體鞘套下天線阻抗自動匹配方法/310
7.4.4 天線阻抗自適應補償實驗/311
參考文獻/316
第八章 等離子體鞘套電磁調控削弱方法318
8.1 等離子體鞘套磁場抑制方法/318
8.1.1 磁化等離子體的電磁波傳播機理及介質特性/318
8.1.2 磁化等離子體的電磁波傳播特性/320
8.1.3 非均勻磁場引起的帶阻效應/325
8.2 基於正交電磁二維場的等離子體鞘套局部削弱方法/335
8.2.1 正交電磁二維場與等離子體的作用機理/335
8.2.2 正交電磁二維場的物理模型建立/337
8.2.3 正交電磁二維場抑制效果數值模擬與分析/341
8.3 基於時變電磁場的等離子體鞘套局部削弱方法/351
8.3.1 基於脈衝磁場的等離子體鞘套削弱方法/351
8.3.2 基於行波磁場的等離子體鞘套削弱方法/353
參考文獻/356
附錄A 符號說明/358
附錄B 主要詞彙/362
附錄C RAM—C飛行器在不同高度下的電子密度分布/364
彩圖/369
內容簡介
本書繫統闡述等離子鞘套電磁研究的基本概念、基礎理論和方法、數學模型和算法、實驗方法和結果，全書共分為8章，主要內容包括：等離子鞘套電波傳播、通信研究發展趨勢；等離子體物理模型、參數特征和模擬方法；等離子體電磁數學模型、電磁波傳播計算方法；典型頻段電磁波在等離子鞘套中傳播特性；臨近空間飛行器等離子鞘套復雜電磁環境的信道建模方法、信道模型及信道探測方法；動態等離子鞘套測控通信信號的傳輸特性和自適應通信技術；等離子鞘套下天線特性及補償技術；等離子鞘套電磁抑制方法。
靠前章概述
1.1“黑障”問題
各類飛行器（返回式航天器、再入飛行器、臨近空間飛行器等）在大氣層中高超聲速飛行時，飛行器周圍的氣體會被高速飛行產生的超音速激波加熱。當速度達到10Ma以上時，由於黏性流和激波的作用，飛行器表面附近的空氣分子會因劇烈熱運動而被電離（溫度可達上千甚至數千攝氏度），激發含有等離子體的高溫激波層，形成包裹飛行器的“等離子體鞘套”。等離子體鞘套內含有自由電子，具有導電性質，是一種類似金屬的介質，會對電磁波產生吸收、反射和散射等作用，使通信信號產生衰減，同時使天線的阻抗特性發生改變、方向圖畸變。這些效應將會導致通信質量惡化，嚴重時將導致通信鏈路中斷，形成所謂的“黑障”現像［1—5］。
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