高速飞行等离子体包覆目标的天线辐射性能分析

摘要：

临近空间高速飞行器的等离子体鞘套具有非均匀、负介电常数和电大尺寸等特点,给现有的电磁数值模拟方法带来了严峻挑战.利用混合有限元-边界元-多层快速多极子算法(FE-BI-MLFMA,合元极),对高速飞行等离子体包覆目标的天线辐射性能进行了全波数值仿真.针对非均匀特征和由于磁化导致的各向异性,推导了介电常数为张量形式下的合元极公式,并对系统矩阵进行了预处理以加速迭代.针对不同高度、速度下的等离子体包覆球头锥和天线一体化模型,计算了不同频率、天线位置的辐射方向图,数据表明:增大天线工作频率、将天线部署于电子密度较小的飞行器尾部均可降低等离子体对天线性能的影响;通过添加静态强磁场,可以改善天线在高电子密度分布区的辐射性能;部分计算状态还可以观察到辐射增强、方向图反转、偏移等现象,可以为高速飞行器天线设计、中继通信等研究提供数据支撑.

关键词：超高声速飞行器、等离子体、电磁计算、合元极、天线辐射

分类号：V243.4(航空仪表、航空设备、飞行控制与导航)

资助基金：博士后创新人才支持计划;中国博士后科学基金面上项目

在线出版日期：2023-05-05（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：107-114,149