等离子鞘套对测控导航天线性能影响研究

摘要

飞行器再入过程中与周围空气相互作用产生一层包覆在飞行器表面的等离子鞘套，这层鞘套不仅对电磁波具有强烈的反射与吸收衰减作用，同时还会影响飞行器天线近场分布，导致天线阻抗失配，方向图畸变，致使飞行器再入过程中无法实现精确导航。目前我国对等离子鞘套中导航天线特性的研究还处于起步阶段，有待进一步突破。
　　本文从等离子鞘套下导航频段电磁波传播以及测控导航天线特性两方面展开研究，综合分析了等离子鞘套对测控导航天线性能的影响。对等离子体中电磁波传播的研究采用等效波阻抗方法，仿真研究了电磁波分别垂直入射和斜入射等离子体（包括均匀、非均匀等离子体）时，随电子密度、碰撞频率、入射角度变化的功率反射系数和功率透射系数。对等离子体中测控导航天线的研究采用时域有限积分算法(FIT)，仿真研究了均匀、非均匀等离子体覆盖下导航天线的特性，给出了不同电子密度、碰撞频率条件下天线的阻抗、频偏以及方向图变化曲线。综合两部分仿真结果表明，当等离子体碰撞频率低于天线通信频率，电子密度对应特征频率高于天线通信频率时，其对电磁波以及天线性能的影响较大，此时天线无法正常工作；当等离子体碰撞频率高于天线通信频率，电子密度对应特征频率低于天线通信频率时，天线性能得到一定程度的改善，仍能够工作。