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第一章 概述1

1.1 “黑障”问题1

1.2 等离子体鞘套电波传播与通信技术研究进展3

1.2.1 等离子体鞘套下电磁波传播理论研究进展3

1.2.2 等离子体鞘套下电波传播计算方法进展4

1.2.3 等离子体鞘套下通信技术研究进展6

1.2.4 等离子体鞘套地面模拟与实验进展7

1.2.5 等离子体鞘套电磁传播飞行试验9

1.3 缓解“黑障”的方法及发展趋势11

1.3.1 缓解“黑障”方法回顾11

1.3.2 缓解“黑障”新技术发展及趋势13

参考文献15

第二章 等离子体鞘套的形成机理与地面模拟技术20

2.1 等离子体鞘套的形成机理和主要参数20

2.1.1 高温气体电离的机理和主要过程20

2.1.2 等离子体的物理模型和主要参数24

2.2 典型飞行器高速绕流场特征及等离子体鞘套参数特征27

2.2.1 锥形飞行器的绕流场特征27

2.2.2 钝头-柱形飞行器的绕流场特征29

2.2.3 扁平盾形飞行器的流场特征30

2.2.4 典型飞行器等离子体鞘套参数特征31

2.3 等离子体的参数诊断技术35

2.3.1 朗缪尔探针法35

2.3.2 微波诊断法41

2.3.3 光学诊断法44

2.4 等离子体鞘套地面模拟实验技术46

2.4.1 激波管实验技术46

2.4.2 弹道靶实验技术49

2.4.3 电弧／等离子体风洞实验技术50

2.4.4 其他实验技术51

2.5 低温辉光等离子产生技术53

2.5.1 大面积均匀非磁化等离子体产生技术53

2.5.2 环形扩散式等离子发生器设计59

2.5.3 等离子发生器的参数65

2.5.4 等离子体参数快速控制技术69

2.5.5 模拟能力与真实性分析73

参考文献82

第三章 等离子体电磁波传播理论85

3.1 等离子体与电磁波的作用机理85

3.1.1 等离子与电磁波作用的主要物理过程85

3.1.2 等离子体的介质特性88

3.2 等离子体电磁波传播理论98

3.2.1 等离子体电磁波传播模型98

3.2.2 等离子体电磁波传播特性99

3.2.3 等离子体的去极化效应101

3.3 等离子体电磁波传播计算方法102

3.3.1 等效波阻抗法102

3.3.2 等效传输线法106

3.3.3 射线跟踪法108

3.3.4 时域有限差分方法110

3.3.5 等离子体电磁波传播计算116

3.4 等离子体电磁波传播实验119

3.4.1 等离子体电磁波传播实验方法120

3.4.2 典型频段的电磁波传播实验123

参考文献127

第四章 电磁波在等离子体鞘套中的传播特性129

4.1 微波电磁波在典型再入过程等离子体鞘套下的传播特性129

4.1.1 典型再入过程电磁波传播的幅相特性129

4.1.2 典型再入过程电磁波传播的极化失配特性136

4.2 LF-HF频段电磁波在等离子体鞘套下的传播特性147

4.2.1 等离子体鞘套中低频电磁波传播模型147

4.2.2 LF-HF频段电磁波在等离子体鞘套中的低衰减特性156

4.3 等离子体鞘套动态特征下的电磁波传播特性163

4.3.1 等离子体鞘套动态特征下的电磁波传播计算方法163

4.3.2 等离子体鞘套动态特征下的电磁波寄生调制特性167

参考文献170

第五章 动态等离子体鞘套信道建模方法与信道特性171

5.1 高超声速飞行器链路特性171

5.1.1 高超声速飞行器复杂电磁环境171

5.1.2 高超声速飞行器链路特性173

5.2 动态等离子体鞘套信道建模方法和信道模型180

5.2.1 动态等离子体鞘套信道特征181

5.2.2 动态等离子体鞘套非平稳信道建模方法182

5.2.3 高超声速动态等离子体鞘套信道模型192

5.3 动态等离子体鞘套信道测量方法198

5.3.1 等离子体鞘套信道测量及信道参数提取方法199

5.3.2 等离子体鞘套信道测量方法仿真实验204

5.3.3 动态等离子体鞘套信道地面模拟实验220

5.4 高超声速飞行器综合信道特性224

5.4.1 高超声速飞行器空间信道特性224

5.4.2 高超声速飞行器综合信道模型229

参考文献234

第六章 等离子体鞘套通信适应性技术238

6.1 动态等离子体鞘套下测控通信信号的传输特性238

6.1.1 动态等离子体鞘套对MPSK信号的影响239

6.1.2 动态等离子体鞘套对FSK信号的影响246

6.1.3 动态等离子体鞘套对Multi-h CPM信号的影响249

6.2 动态等离子体鞘套中通信信号传输实验253

6.2.1 实验原理与实验方法254

6.2.2 MPSK／FSK／Multi-h CPM信号实验256

6.3 基于驻波检测的等离子体鞘套下自适应通信技术266

6.3.1 等离子体鞘套下自适应码率通信技术267

6.3.2 基于信息分级的等离子体鞘套下通信编码技术272

6.4 动态等离子体鞘套下调相信号自适应判决方法276

6.4.1 基于支持向量机自适应判决方法277

6.4.2 基于谱聚类自适应判决方法283

参考文献287

第七章 等离子体鞘套下天线特性及补偿方法289

7.1 等离子体对天线辐射特性的影响机理289

7.1.1 多层有耗介质覆盖下天线特性分析方法289

7.1.2 等离子体对天线特性影响分析292

7.2 等离子体鞘套下天线电磁计算模型与计算方法293

7.2.1 等离子体鞘套下天线特性计算模型294

7.2.2 等离子体鞘套下天线特性计算方法296

7.3 典型再入等离子体鞘套覆盖下的天线特性298

7.3.1 阻抗与工作频点偏移特性298

7.3.2 空域辐射功率特性302

7.3.3 空域极化特性305

7.4 等离子体鞘套下天线阻抗自适应补偿技术307

7.4.1 基于“双邻频点”的天线阻抗补偿的原理308

7.4.2 等离子体鞘套下天线阻抗在线测量方法308

7.4.3 等离子体鞘套下天线阻抗自动匹配方法310

7.4.4 天线阻抗自适应补偿实验311

参考文献316

第八章 等离子体鞘套电磁调控削弱方法318

8.1 等离子体鞘套磁场抑制方法318

8.1.1 磁化等离子体的电磁波传播机理及介质特性318

8.1.2 磁化等离子体的电磁波传播特性320

8.1.3 非均匀磁场引起的带阻效应325

8.2 基于正交电磁二维场的等离子体鞘套局部削弱方法335

8.2.1 正交电磁二维场与等离子体的作用机理335

8.2.2 正交电磁二维场的物理模型建立337

8.2.3 正交电磁二维场抑制效果数值模拟与分析341

8.3 基于时变电磁场的等离子体鞘套局部削弱方法351

8.3.1 基于脉冲磁场的等离子体鞘套削弱方法351

8.3.2 基于行波磁场的等离子体鞘套削弱方法353

参考文献356

附录A符号说明358

附录B主要词汇362

附录C RAM-C飞行器在不同高度下的电子密度分布364

彩图369