李文秋王刚苏小保

1)(中国科学院电子学研究所,北京 100190)

2)(中国科学院大学,北京 100049)

非磁化冷等离子体柱中的模式辐射特性分析∗

李文秋1)2)†王刚1)2)苏小保1)2)

1)(中国科学院电子学研究所,北京 100190)

2)(中国科学院大学,北京 100049)

(2016年10月8日收到;2016年12月6日收到修改稿)

利用亥姆霍兹方程和场匹配法,推导出了被圆柱介质管包裹的均匀非磁化冷等离子体柱中各角向模的色散关系.数值计算并分析了角向对称模(m=0模)、非角向对称模(=0模)的色散特性以及在不同波频率下各模式的辐射特性.研究发现,在波频率ω小于等离子体频率ωpe条件下,当ω一定时,各模式的传播速度随着ωpe的增大逐渐接近光速;m=1角向模式属于端向辐射,其主瓣辐射方向在轴向,而且随着ω的增大,其主瓣宽度逐渐变小,且出现幅值极小的副瓣;对于=1模式,其主瓣辐射方向均与轴向存在一定夹角,既不属于端向辐射也不属于法向辐射,且随着ω的增大,其主瓣宽度逐渐变小;各个模式的传播功率随着ω的增大逐渐增大.

等离子体,角向模式,辐射方向图,色散关系

1 引 言

近年来,关于等离子体技术在飞行器表面隐身、电离层通信方面的应用正受到越来越多的关注.Trivelpiece和Gould[1]对等离子体柱中的等离子体模式的传播、衰减特性做了详尽的理论研究.美国海军实验室Alexe ff[2]首次提出等离子体隐身天线的构想.Kirichenko等[3−5]和Ye等[6]理论分析了等离子体柱中角向对称、非角向对称波的辐射特性.基于等离子体介质层中对于电磁模式耦合转换……