李郝 杨鑫2)3) 张正平2)3)†

1) (贵州大学大数据与信息工程学院, 贵阳 550025)

2) (半导体功率器件可靠性教育部工程研究中心, 贵阳 550025)

3) (贵州省微纳电子与软件技术重点实验室, 贵阳 550025)

为利用太赫兹波解决飞行器再入过程遇到的“黑障”问题, 以散射矩阵方法为基础, 分别以非均匀磁化等离子体的磁化方向、电子密度、外加磁场强度和碰撞频率为变量, 研究了垂直入射情形下它们对太赫兹波传输行为的影响.结果表明: 这些参数对太赫兹波传输性能影响明显, 例如按某一方向改变磁化角度对左极化和右极化太赫兹波的传输功率有相反的影响; 降低磁化强度能一定程度地避开等离子体对右极化波的吸收; 而降低碰撞频率能缩小等离子体对右极化波的吸收频带.通过调整这些参数, 有望在一定程度上缓解黑障现象.

1 引 言

高超音速飞行器再入大气过程中会与空气发生摩擦, 在产生大量热量的同时飞行器表面的空气会发生电离, 生成一层薄等离子体鞘套[1].飞行器的天线窗口被等离子体覆盖后, 其发射和接受信号的能力大大下降, 严重的时候通信会完全中断, 产生“黑障”现象[2].

为了解决“黑障”问题, 大量的科研人员对等离子体特性[3]和电磁波在等离子体中的传播行为进行了研究.研究人员发现: 电磁波频率低于等离子体频率是导致“黑障”问题的重要原因之一, 因而就连高频段的毫米波也无法完全穿透飞行器表面形成的高电子密度等离子……