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等離子體鞘套局部電磁傳輸通道法

2021年電子技術(shù)應(yīng)用第8期

楊鑫1，2，3

1.貴州大學(xué) 大數(shù)據(jù)與信息工程學(xué)院，貴州貴陽550025；2.半導(dǎo)體功率器件可靠性教育部工程研究中心，貴州貴陽550025； 3.貴州省微納電子與軟件技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，貴州貴陽550025

摘要： 根據(jù)RAM-C高超音速飛行試驗(yàn)數(shù)據(jù)，給出一種鞘套反演建模法，能夠以一維實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，構(gòu)建三維局部電磁傳輸通道。在此基礎(chǔ)上，采用非均勻介質(zhì)射線跟蹤法，研究鞘套對L和S波段部分頻點(diǎn)的能量傳輸干擾。研究發(fā)現(xiàn)，在所關(guān)注頻段，鞘套顯示出一些新的影響特征，例如傳輸匯集效應(yīng)，電磁能量在局域具有沿特定方向傳輸?shù)默F(xiàn)象。該研究結(jié)果可進(jìn)一步促進(jìn)對電波在鞘套中傳播行為的理解，也為相關(guān)問題研究提供了一種更貼近實(shí)際物理背景的建模方法。

關(guān)鍵詞： 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 電磁建模電波傳播

中圖分類號： TN014
文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.211294
中文引用格式： 楊鑫. 等離子體鞘套局部電磁傳輸通道法[J].電子技術(shù)應(yīng)用，2021，47(8)：7-10，19.
英文引用格式： Yang Xin. Method of the local EM transmission channel for plasma sheath[J]. Application of Electronic Technique，2021，47(8)：7-10，19.

Method of the local EM transmission channel for plasma sheath

Yang Xin1，2，3

1.College of Big Data and Information Engineering，Guizhou University，Guiyang 550025，China； 2.Engineering Research Center of Semiconductor Power Device Reliability，Ministry of Education，Guiyang 550025，China； 3.Key Laboratory of Micro-Nano Electronics and Software Technology of Guizhou Province，Guiyang 550025，China

Abstract： According to RAM-C experimental data, an inversion modeling method for plasma sheath is presented, which provides a new way to construct the three-dimensional(3D) local transmission channel from one-dimensional(1D) sheath data. Then, the ray tracing method is used to study the energy transmission interference of the plasma sheath to some frequency points at L and S bands. Finally, the investigation shows some new propagation behaviors，such as the transmission convergence effect, where the EM energy is locally transmitted in a specific direction. The results can further promote the understanding on sheath interference, and provide a new modeling method for the actual physical modeling of related problems.

Key words : experimental data；EM modeling；electromagnetic waves propagation

0 引言

等離子體鞘套建模是高超音速飛行領(lǐng)域的重要問題，只有獲取可靠的鞘套模型，才能全面了解和掌握鞘套的電磁傳輸特性，進(jìn)一步為緩解通信黑障提供條件^[1-3]。但多年來，因受制于實(shí)驗(yàn)條件，人們主要從仿真角度研究鞘套建模問題^[4-6]。這些研究的出發(fā)點(diǎn)是Navier-Stokes方程，結(jié)合具體條件解該方程，獲得鞘套數(shù)值模型。此方法的優(yōu)勢在于，擺脫了物理實(shí)驗(yàn)對研究的束縛，同時(shí)易于研究各種環(huán)境下鞘套的基本特征。可是它也有不足之處，譬如，難以模擬實(shí)際高超音速飛行環(huán)境，且仿真模型往往限于鈍頭和尖頭等簡單小尺度幾何模型^[7]。實(shí)際上，自21世紀(jì)70年始，美國在高超音速方面開展了一系列飛行實(shí)驗(yàn)^[8-9]，所得數(shù)據(jù)目前已對公眾開放，只是實(shí)驗(yàn)采集的僅有一維數(shù)據(jù)，這種數(shù)據(jù)形式無疑限制了它的應(yīng)用范圍。因此，主要在研究鞘套的一維傳輸特性時(shí)^[10-12]，這些數(shù)據(jù)才有被用到。

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作者信息：

楊鑫1，2，3

(1.貴州大學(xué) 大數(shù)據(jù)與信息工程學(xué)院，貴州貴陽550025；2.半導(dǎo)體功率器件可靠性教育部工程研究中心，貴州貴陽550025；

3.貴州省微納電子與軟件技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，貴州貴陽550025)

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