2018
DOI: 10.1063/1.5020628
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Scattering characteristics of electromagnetic waves in time and space inhomogeneous weakly ionized dusty plasma sheath

Abstract: The dielectric coefficient of a weakly ionised dusty plasma is used to establish a three-dimensional time and space inhomogeneous dusty plasma sheath. The effects of scattering on electromagnetic (EM) waves in this dusty plasma sheath are investigated using the auxiliary differential equation finite-difference time-domain method. Backward radar cross-sectional values of various parameters, including the dust particle radius, charging frequency of dust particles, dust particle concentration, effective collision… Show more

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“…尘埃等离子体是尘埃颗粒悬浮于等离子体中的多粒子体系,一般由自由电子、离 子以及尘埃粒子组成 [1][2][3] .其广泛存在于自然空间和航空航天设备中,如地球电离层、 火箭尾焰以及超高声速飞行器鞘套等环境中.尘埃粒子会与等离子体中的自由电子、 离子相互作用,使尘埃粒子带电,并显著改变尘埃等离子体的特性,表现出一些与普 通等离子体不一样的现象,如尘埃声孤波 [4] 、尘埃空洞 [5] 等.电磁波会与尘埃等离子体 相互作用从而产生电磁波信号的衰减和相位的变化等严重的影响,出现通信"黑障" 现象 [6] ,这对飞行器的制导和测控系统非常的不利.通信"黑障"现象的产生涉及到尘 埃等离子体动力学问题和电磁特性的分析与研究,所以研究尘埃等离子体的散射特性 具有重要的意义. 由于尘埃等离子体对电磁波的传播、折射以及散射有一定的影响,所以研究员们 针对尘埃等离子体的特殊性已经展开了很多研究. Tsytovich [7] 采用非线性屏蔽模型证明 了当波长小于非线性筛选的特征筛选长度时,相干性损失就会发生,而非线性筛选的 特征筛选长度通常大于线性德拜筛选长度,并分析了散射截面对屏蔽非线性参数的依 赖关系. Sotnikov 等人 [8] 对飞行器周围湍流存在下的非均匀等离子体的散射特性进行了 研究. Motie 和 Bokaeeyan [9] 借助 Krook 模型总结出了射频放电下尘埃等离子体的扰动 分布函数,并且对低压射频放电和全电离尘埃等离子体在强、弱电场作用下的尘埃充 电过程进行了详细的分析.金铭等人 [10] 利用 JF10 高焓激波风洞开展等离子体包覆目标 的电磁散射测量实验,分析了等离子体鞘套对 C 波段目标电磁散射特性的影响.郭立 新等人 [11] 通过时域有限差分方法研究了弱电离尘埃等离子体鞘套包覆目标的电磁散射 特性.淡荔等人 [12,13]…”
Section: 引 言unclassified
“…尘埃等离子体是尘埃颗粒悬浮于等离子体中的多粒子体系,一般由自由电子、离 子以及尘埃粒子组成 [1][2][3] .其广泛存在于自然空间和航空航天设备中,如地球电离层、 火箭尾焰以及超高声速飞行器鞘套等环境中.尘埃粒子会与等离子体中的自由电子、 离子相互作用,使尘埃粒子带电,并显著改变尘埃等离子体的特性,表现出一些与普 通等离子体不一样的现象,如尘埃声孤波 [4] 、尘埃空洞 [5] 等.电磁波会与尘埃等离子体 相互作用从而产生电磁波信号的衰减和相位的变化等严重的影响,出现通信"黑障" 现象 [6] ,这对飞行器的制导和测控系统非常的不利.通信"黑障"现象的产生涉及到尘 埃等离子体动力学问题和电磁特性的分析与研究,所以研究尘埃等离子体的散射特性 具有重要的意义. 由于尘埃等离子体对电磁波的传播、折射以及散射有一定的影响,所以研究员们 针对尘埃等离子体的特殊性已经展开了很多研究. Tsytovich [7] 采用非线性屏蔽模型证明 了当波长小于非线性筛选的特征筛选长度时,相干性损失就会发生,而非线性筛选的 特征筛选长度通常大于线性德拜筛选长度,并分析了散射截面对屏蔽非线性参数的依 赖关系. Sotnikov 等人 [8] 对飞行器周围湍流存在下的非均匀等离子体的散射特性进行了 研究. Motie 和 Bokaeeyan [9] 借助 Krook 模型总结出了射频放电下尘埃等离子体的扰动 分布函数,并且对低压射频放电和全电离尘埃等离子体在强、弱电场作用下的尘埃充 电过程进行了详细的分析.金铭等人 [10] 利用 JF10 高焓激波风洞开展等离子体包覆目标 的电磁散射测量实验,分析了等离子体鞘套对 C 波段目标电磁散射特性的影响.郭立 新等人 [11] 通过时域有限差分方法研究了弱电离尘埃等离子体鞘套包覆目标的电磁散射 特性.淡荔等人 [12,13]…”
Section: 引 言unclassified
“…When a vehicle reenters the atmosphere, it will be rubbed and compressed sharply by the surrounding atmosphere, and its surface generates infrared radiation and visible light radiation. A plasma sheath and wake are formed separately on the surface and downstream of the vehicle, which significantly change its electromagnetic characteristics [1][2][3][4][5][6]. At present, the main detection methods of reentry vehicles include ground-, air-and space-based radar, and space-based infrared systems [7][8][9][10][11][12].…”
Section: Introductionmentioning
confidence: 99%
“…Motie and Bokaeeyan analyzed the dust charging process in the presence of radio frequency discharge on low pressure and fully ionized plasma for weak and strong discharge’s electric field, respectively [ 16 ]. Moreover, much research on the propagation and scattering properties of EM waves in dusty plasma has been reported [ 17 , 18 , 19 ]. Cao et al used the propagation matrix method to study the propagation characteristics of THz waves in inhomogeneous dusty plasma, and the effects of the incidence angle, the density and radius of the dust particles have been discussed [ 20 ].…”
Section: Introductionmentioning
confidence: 99%