復雜電磁環(huán)境下信道非線性效應研究.pdf

1、隨著人類對地球空間環(huán)境利用的逐步深入，導航定位技術(shù)、載人航天技術(shù)的發(fā)展，使得對等離子體的研究變得日益迫切。在實際應用中，電磁波信號穿透電離層等離子體產(chǎn)生各種非線性效應，是無線通信的主要誤差源之一。另一方面，利用等離子體非線性效應，是解決高速飛行器再入過程中出現(xiàn)黑障通信問題的有效方法。
　　復雜電磁環(huán)境下信道非線性效應研究以空間等離子體形成的無線信道為研究對象。無論是地球空間的電離層等離子體，還是飛行器再入過程形成的等離子體鞘層，都

2、是無線信道的重要組成部分之一?；诖?，本文在等離子體非線性本質(zhì)特性、非線性效應以及非線性效應應用三個方面進行了詳細的理論推導分析和數(shù)值仿真。研究結(jié)果表明，等離子體非線性效應不僅存在著諸如波的斷裂、波的自相互作用等不利的一面，而且還存在著利用互作用非線性效應解決黑障通信問題等有利的一面。本文包括以下幾個方面的內(nèi)容：
　　1．等離子體理論。介紹了空間等離子體的結(jié)構(gòu)和形成機理，復雜電磁環(huán)境對空間等離子體的影響，等離子體振蕩以及麥克斯韋速

3、率分布。
　　2．等離子體中波的傳播特性。詳細推導分析了等離子體的介電常數(shù)，闡明了等離子體的非線性本質(zhì)；詳細推導分析了電磁波衰減常數(shù)與等離子體特征頻率、碰撞頻率以及電磁波頻率的關(guān)系并給出了數(shù)值仿真；詳細分析研究了飛行器再入過程出現(xiàn)黑障現(xiàn)象的原因，并給出了數(shù)值仿真。
　　3．等離子體中兩類不利于波傳播的非線性效應。詳細分析研究了波的斷裂、波的自相互作用兩類非線性效應的原理，并給出了數(shù)值仿真。
　　4．等離子體中波的互作用