黑障区太赫兹波传输特性实验及数值研究

The monitoring and control, communications, guidance of the aircrafts are affected by the blackout problems, which also affecting the calculation accuracy of the placement of the satellite recovery and the guidance accuracy and the penetration abilities of the missile. The transmission properties of the THz waves during the blackout is a challenging basic research topics, which is of great significance to solve the blackout problem.. The project aims to establish the transmission model of the THz waves during the blackout and then carry out the experimental and numerical studies of the THz waves transmission in the plasma. The physical models of the THz waves transmission during the blackout are established based on the basic theories of the plasma physics and electromagnetism. The THz waves transmission characteristics are analysis by the analytic method, the WKB method and the FDTD numerical method. At the same time, exploring the experimental studies of the THz waves transmission during the blackout based on the shock tube or plasma torch, which is the provision of technical reserves to solve the blackout problems.

黑障的出现，给飞行器的测控、通信、制导带来了极大的困难，影响了卫星回收时落点的计算精度以及导弹的制导精度和突防能力。黑障区太赫兹波传输特性研究是一项极富挑战性的应用基础研究课题，同时对解决黑障问题具有重要意义。.本项目旨在建立黑障区太赫兹波传输特性理论模型，开展黑障区太赫兹波传输特性实验及数值研究。从等离子体物理和电磁学基础理论出发，建立黑障区太赫兹波传输理论模型，采用解析求解、WKB近似求解和FDTD数值求解相结合的方法，分析黑障区太赫兹波传输特性。同时探索以激波管/等离子体炬为实验平台，搭建太赫兹波传输系统来验证黑障区太赫兹波传输特性的研究方法，为解决黑障问题提供技术储备。

针对黑障的出现，给飞行器的测控、通信、制导带来了极大的困难，影响了卫星回收时落点的计算精度以及导弹的制导精度和突防能力。本项目提出采用太赫兹波穿透黑障的方法研究黑障问题，对解决黑障问题具有重要意义。. 本项目研究内容包括：建立黑障区太赫兹波传输特性理论模型，开展黑障区太赫兹波传输特性实验及数值研究。首先从等离子体物理和电磁学基础理论出发，建立黑障区太赫兹波传输理论模型，采用解析求解、WKB 近似求解和FDTD 数值求解相结合的方法，分析黑障区太赫兹波传输特性。研究表明：计算非均匀等离子体中的电磁波传输特性时，对于一维等离子体，当等离子体参数随位置变化较平缓时，可以采用WKB方法求解；对于等离子体参数随位置变化剧烈的一维等离子体和任意形状三维非均匀等离子体，采用FDTD方法求解比较准确。. 以激波管/等离子体炬为实验平台，搭建太赫兹波传输特性实验系统，通过频谱仪/功率计测量有无等离子体时等离子体对电磁波的穿透情况，开展太赫兹波在等离子体中传输特性的实验研究，对黑障区太赫兹波反射、吸收和透射等传输特性进行实验验证。实验结果表明：对于2.4*1013/cm3如此高密度的等离子体，0.22THz电磁波衰减的FDTD结果、电磁仿真软件结果和实验结果均小于30dB，因此，可以考虑采用THz波来实现地面与飞行器之间的通信互联。