返回式航天器动态等离子体低频电磁波信道特性研究

• Published in: 中国空间科学技术（中英文） Vol. 44; no. 5; pp. 155 - 165
• Main Authors: 孙斌, 黄才, 龙吟, 丁凯, 刁伟鹤, 张慧雯
• Format: Journal Article
• Language: Chinese
• Published: 北京空间飞行器总体设计部,北京 100094%北京理工大学 集成电路与电子学院,北京 100081 25.10.2024
• Subjects: radio blackout; 动态等离子体信道; re-entry vehicles; dynamic plasma channel; 黑障; 低频电磁波; plasma sheath; 返回式航天器; 等离子体鞘套; low-frequency electromagnetic waves
• ISSN: 1000-758X
• DOI: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2024.0083

V423; 考虑低频电磁波在等离子体鞘套下强穿透能力,低频法被认为是一种缓解黑障影响的可行方法.现有研究建立了低频电磁波在稳态等离子体鞘套下衰减模型,但是忽略了动态等离子体信道对信号的影响,缺乏对该信道特性的深入认识.因此,对动态等离子体低频电磁波信道特性开展研究,以动态等离子体信道响应为基础,结合有色高斯分布时变电子密度模型,建立了动态等离子体信道统计模型,获得了该信道一阶统计特性,幅度概率密度函数Pr(r)为幂函数-高斯函数结合分布,相移概率密度函数Pφ(φ)为正切函数-高斯函数结合分布,功率谱密度函数SHi(ω)为有色噪声分布.为验证该信道统计模型有效性,开展多种状态的数值仿真(电子密度1018～1019/m3,碰撞频率1～5GHz,低频电磁波频率1～30MHz),仿真结果与理论结果高度吻合.随着电子密度从1018/m3 增大1019/m3,幅度、相移随机波动程度增强,Pr(r)均值μr从1.33增大至34.04,标准差σr从0.13增大至14.34;Pφ(φ)均值μφ从0.58增大至5.81,标准差σφ从0.11增大至1.19,功率谱发生衰减和展宽现象.刻画的动态等离子体低频电磁波信道,对低频通信调制算法设计和性能评估具有重要意义.