1.课题来源与背景 电磁波作为长距离无线通信、测控的主要途径和信息载体，其在介质中的传输过程以及电磁辐射信号增强的物理机制和技术手段一直是现代信息科学技术的核心课题和重要前沿之一。作为一种特殊的电磁介质，等离子体的电磁参数（如介电常数、折射率等）不仅具有宽频带、连续可调特性，而且可以通过外施调制参数的连续变化实现其电磁介质性质的根本性改变，如外加磁场从无到有导致介电常数从各向同性变为各向异性、等离子体密度的连续改变导致介电常数由正变负，等等。因此，等离子体与电磁波之间的相互作用及其应用一直是电磁理论与技术、光电通信、微波技术、及等离子体物理研究的前沿。等离子体是包含足够数量的非束缚态电荷的多粒子体系，通常被人们称为固态、液态、气态之外的物质第四态。相比于其它三态而言，等离子体除多体性外，还具有带电性这一特性。带电性的主要特征表现为长程相互作用，而多体性的主要特征则表现为多自由度；两者的结合，使得等离子体运动模式呈现显著的集体效应和多时空尺度性质。因此，电磁波与等离子体之间的相互作用必然呈现丰富的现象和不同的机制、涉及到众多的重要科研领域的关键科学问题。以等离子体与电磁波相互作用为基础的等离子体天线技术，具有快速、连续变频及抗探测、相控阵发射等强电磁对抗特性，在开发低功率、便携式电磁信号源方面具有独到的优势。 2.研究目的与意义 本课题所述的等离子体加载型天线是指在天线的金属辐射体表面或表面附近处存在具有一定的边界的非磁化的各向同性等离子体的天线。它属于等离子天线，与直接激励等离子体形成表面波进行工作的天线不同的是：加载等离子体对于天线来说属于寄生辐射单元，没有受到天线馈源的直接激励。在再入段高速运行的飞行器表面由于与空气摩擦形成的高温会产生大量等离子体，等离子体会中断飞行器和地面间的通信，形成“黑障”。此时等离子体对于飞行器表面及内部的天线来说就是一种加载，研究这种情况下的等离子体加载型天线的特性及工作机理对于再入段飞行器通信的研究是十分重要的，具有很大的现实意义。 3.主要论点与论据 建立了等离子体与有耗媒质之间的参数模型，在本课题中可将等离子体视为线性均匀且不运动的电磁材料，其磁导率为真空磁导率，其介电常数可由等离子体双流体模型给出。从模型可以看出当等离子体频率ωp低于电磁波频率ω时，等离子体的等效相对介电常数小于1，同时，当等离子体的碰撞频率ν很小时，其虚部则趋向于0。在此基础上将等离子体作为介质提出了等离子体加载型天线，包括等离子体薄层天线和等离子体厚层天线，天线模型采用振子天线和微带天线，薄和厚是相对等离子体天线剖面的尺寸而言。为了实用化将等离子体包裹在玻璃等低损耗材料中，用于固定不可控的气态形式等离子体。结果表明通过调节等离子体密度可以实现天线增益和谐振频率的变化。此成果为解决再入段飞行器黑障问题开辟了新路径。 4.创见与创新 目前国内外对等离子天线的研究主要局限于将等离子体视为金属进行天线设计，即将天线工作频段局限于低频段，而对高频段即将等离子体视为介质时的天线设计研究得较少，其原因主要是由于对等离子体内部电波传播的机理研究得不够深入，等离子体物理和天线理论两者学科交叉得不够全面，因此本课题具有重要的研究意义和理论及实践创新： （1）天线材料领域创新 建立高频段非磁化等离子体天线的理论模型和实用模型，并能获得一系列新型天线特性，对于印刷天线的研究将开辟一个崭新的方向； （2）天线辐射理论领域创新 通过电波传播模型和等离子体基元辐射理论研究非磁化等离子体加载天线的增益提高机理，对于等离子天线的辐射理论研究是一个突破，因为以往的等离子天线研究往往关注于外部特性，对内部的微观机理研究得不足； （3）天线结构领域创新 将通过实验模拟手段研究各种新型等离子体天线的工作特性，这种天线是传统天线和等离子体加载体的结合，并没有改变天线的馈电结构，和传统等离子体天线耦合馈电相比，可以显著提高天线效率； （4）等离子体区域通信领域创新 提出了扩散方法和射流方法实现等离子体加载体的实现方法，前者可以降低等离子体维持电路对天线的影响，后者可以在某些情况下形成透镜，将等离子体鞘套的电波传输衰减效应转变为增强效应，从而为解决黑障问题提供方案。 5. 社会经济效益，存在的问题 本研究由于缺乏研究资金，目前进行的研究技术成熟度较低，还未产生较大的社会经济效益。 6. 历年获奖情况 本研究由于未产生较大的社会经济效益，所以尚未申报奖项。

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