微波透射衰減數(shù)據(jù)是研究等離子體與微波相互作用時(shí)的重要實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，本文針對柱狀等離子體，分析了準(zhǔn)確測量其微波透射衰減所應(yīng)滿足的三個(gè)條件：等離子體等厚、入射波遠(yuǎn)場、等離子體反射可忽略;并設(shè)計(jì)了滿足上述條件的測量實(shí)驗(yàn)。除直接用于分析等離子體參數(shù)對微波傳輸?shù)挠绊懲�，本文提出了該�?shù)據(jù)的另外兩種用途：診斷等離子體參數(shù)、判定等離子體穩(wěn)定性。

　　等離子體隱身技術(shù)作為一種新概念的隱身技術(shù)，受到世界廣泛關(guān)注，等離子體與微波相互作用的理論與實(shí)驗(yàn)研究是其中一個(gè)重要的方面，而微波穿透等離子體時(shí)的透射衰減數(shù)據(jù)則是實(shí)驗(yàn)研究中的一個(gè)重要實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。柱狀等離子體是受柱狀放電腔約束而形成的等離子體，其通過組合可形成類等離子體平板層的結(jié)構(gòu)，文獻(xiàn)通過從理論角度仿真分析了該平板層結(jié)構(gòu)用于目標(biāo)隱身的可行性，透射衰減數(shù)據(jù)則是后續(xù)實(shí)驗(yàn)研究其與微波相互作用的重要依據(jù)。文獻(xiàn)給出了測量透射衰減的一般過程，并沒有明確給出準(zhǔn)確測量所需滿足的條件，其得到的測量結(jié)果只是一個(gè)粗略的結(jié)果;再者由于柱狀等離子體表面存在曲率，其對入射的微波有發(fā)散作用，若僅是簡單依據(jù)文獻(xiàn)給出的實(shí)驗(yàn)過程，其透射衰減測量結(jié)果將更偏離準(zhǔn)確值，從而無法實(shí)現(xiàn)透射衰減的準(zhǔn)確測量。

　　本文針對文獻(xiàn)在測量柱狀等離子體微波透射衰減時(shí)的不足，通過分析等離子體微波透射衰減測量原理圖，首先提出了實(shí)現(xiàn)單根柱狀等離子體透射衰減準(zhǔn)確測量所必須滿足的三個(gè)條件，然后合理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)使其滿足上述條件，實(shí)現(xiàn)了柱狀等離子體透射衰減的準(zhǔn)確測量，最后提出該透射衰減數(shù)據(jù)的三種用途。

　　1、透射衰減準(zhǔn)確測量的條件及其說現(xiàn)

　　等離子體微波透射衰減測量實(shí)驗(yàn)原理圖如圖1所示，假定平面波垂直入射等離子體表面并能夠全部進(jìn)入，而不引起反射，則可通過測量產(chǎn)生等離子體前后的S210和S21，進(jìn)行相減處理即可得到微波透射衰減SdB。

圖1 等離子體微波透射衰減測量原理圖

　　通過分析原理圖，總結(jié)得到若要實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確測量，實(shí)驗(yàn)必須滿足以下三個(gè)條件：

　　(1)等離子體的等厚條件。等離子體等厚時(shí)，等離子體表面法向與入射波方向一致，這樣可使入射的平面電磁波不會(huì)因等離子體表面的不規(guī)則散射而改變傳播方向，從而無法被喇叭接收到，導(dǎo)致測量誤差。

　　(2)入射波的遠(yuǎn)場條件。由于實(shí)際實(shí)驗(yàn)中使用的是矩形喇叭天線，其發(fā)射波為介于柱面波與球面波之間，只有在滿足遠(yuǎn)場條件時(shí)才可近似認(rèn)為是平面波。

　　(3)等離子體反射可忽略的條件。在理論分析中，假定了電磁波可完全進(jìn)入等離子體，不引起反射，從而才可以認(rèn)為產(chǎn)生等離子體前后測量的透射功率的差值即等離子體而造成的透射衰減。

　　下面分別分析如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)滿足上述測量條件。

　　(1)等離子體的等厚條件

　　實(shí)驗(yàn)中選擇使用兩塊金屬板在柱狀放電腔兩側(cè)進(jìn)行遮擋，僅留出約2~3cm的距離(根據(jù)等離子體柱的直徑大小)供電磁波穿過，如圖2所示。

圖2 金屬鋁板置位示意圖

　　這里，使用金屬平板可以起到兩方面的作用。一方面，使得微波沒有穿過等離子體的部分不能進(jìn)入接收喇叭，從而不會(huì)對結(jié)果產(chǎn)生影響;另一方面，金屬平板從兩側(cè)遮擋住部分等離子體柱，盡可能的減弱了圓柱曲面的影響，使電磁波在等離子體中的透過距離相等，從而使得電磁波穿透過的等離子體盡可能的滿足等厚條件。

　　結(jié)論

　　通過分析，本文得到了實(shí)現(xiàn)透射衰減準(zhǔn)確測量必須滿足的三個(gè)條件：等離子體的等厚條件、入射波的遠(yuǎn)場條件和等離子體反射可忽略的條件，依據(jù)上述條件設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)了對柱狀等離子體透射衰減的準(zhǔn)確測量;除用于分析等離子體對微波傳輸?shù)挠绊懲�，本文提出了透射衰減數(shù)據(jù)的另外兩種用途：診斷等離子體參數(shù)、判定等離子體狀態(tài)的穩(wěn)定性。

　　利用本文的測量實(shí)驗(yàn)，可以為采用雙頻點(diǎn)微波透射衰減診斷法實(shí)現(xiàn)等離子體參數(shù)的準(zhǔn)確診斷以及分析外界因素對等離子體狀態(tài)穩(wěn)定性的影響提供可靠的原始數(shù)據(jù)。