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等离子体计算

已有 6956 次阅读 2007-12-28 15:58 |个人分类:学术教育

等离子体天线基本原理描述出来简单易懂,但实际其中涉及内容非常多,很多局限性都隐藏其中。简单来讲,等离子体天线必须面临或克服的内容有:
1)增益。对天线来讲,增益是最重要的参数,但由于等离子体对电磁波的吸收,使得相同情况下,等离子体天线增益比金属天线要低很多,在低到一定程度后,就失去了作为天线的意义。可能会想如果等离子体密度足够高,吸收很少,相当于全反射电磁波就可以了。但实际上利用射频激励产生的等离子体密度也就在10的 11次方就很了不起了,利用最简单的色散关系计算得到波矢,代入天线方程中,exp(-k.l),发现如果频率很高,则衰减系数很大,所以信号衰减很明显,如果频率比较低,天线要求的四分之一波长,l会很大,同样k.l也不见得很小。所以这些都要通过详细的计算或实验才能得到一个结果。当然在做数值计算时,按照自己的要求设置等离子体密度,电子温度,碰撞频率等等参数,但实际中的数值可能与它相差也很大,最明显的就是,为了取得一个比较漂亮的数值计算结果,将碰撞频率取的很小,电子密度取的很大,电磁波显然会衰减很小,增益有所提高,但实际条件下,为了提高等离子体电子密度,会提高气压,碰撞频率也会变大。因此就算数值计算结果很好,也要考虑整个模型的合理性。
其它几个就简单写。
2)射频激励等离子体的局限性。等离子体的最高密度,激励源的对外辐射,激励信号与发射信号之间的相互调制。
3)等离子体密度分布的影响。扩散与激励引起的径向电子密度不均匀分布,轴向在满功率下的分布,没有加满功率下的等离子体电子密度分布。这些电子密度不均匀分布对天线性能的影响。
4)等离子体中的非线性效应。各种信号在等离子体中倍频,调制现象,时变等离子体对信号的频率漂移。
5)要实现等离子体天线的动态重构所需要满足的条件。
等等。
当然研究等离子体天线还是很有价值的,个人觉得必须对等离子体物理(冷等离子体),天线理论,射频与信号,数值计算,编程能力都有一定的基础和了解。


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