一种等离子体材料设计方法技术

一种等离子体材料设计方法，采用日光灯管作为等离子体发生器，模拟圆柱体等离子体材料，获取圆柱体等离子体材料的电磁参数，采用圆柱体等离子体材料来构造单层等离子体材料层，根据圆柱体等离子体材料的传输反射特性计算等效介电常数，继而获取单层等离子体材料层等效结构的复数磁导率和复数介电常数，采用遗传算法对不同电子密度的单层等离子体材料层进行优化设计，获得最终的宽带高吸收率等离子体多层分布结构。本发明专利技术提高了等离子体材料对电磁波的吸收并降低反射，能够降低目标的电磁散射以及背景与目标之间电磁耦合，降低背景对目标测试的影响，制备成本低，应用效果好。

A design method for plasma materials

A plasma material design method, using fluorescent lamp as plasma generator, simulation of plasma cylinder material, electromagnetic parameters of materials by plasma cylinder, cylinder plasma material to construct single plasma material layer, the calculation of equivalent dielectric constant according to the transmission reflection characteristics of cylindrical plasma materials, then obtain single plasma material layer equivalent structure complex the complex permeability and permittivity, using genetic algorithm to optimize the design of single layer of different material plasma electron density, the high absorption rate of plasma broadband multilayer distributed structure. The invention improves the absorption and reduction of the electromagnetic wave by plasma material, reduces the electromagnetic scattering of the target and the electromagnetic coupling between the background and the target, reduces the influence of the background on the target test, and has low preparation cost and good application effect.

【技术实现步骤摘要】
一种等离子体材料设计方法
本专利技术涉及复杂结构吸波与屏蔽材料的设计领域，尤其涉及一种等离子体材料设计方法。
技术介绍
随着电磁波技术的发展，目标的电磁散射特性测试对于目标的生存能力、定位判断至关重要，目前目标的雷达散射截面(radarcrosssection，RCS)是反映其性能特点的重要指标。随着低散射目标或隐身目标的测试需求日益增加，室内模拟测试对于目标的电磁散射特性评估越来越受到重视。例如宇宙飞船、航天飞机、高超声速飞行器作为一类特殊飞行器，其在再入大气层返回地球时，飞行速度极高，可达到音速的十几倍到几十倍，这使得飞行器前段形成了很强的激波。飞行器头部周围激波的压缩和大气的粘滞作用使得飞行器表面达到很高的温度，气体和被烧蚀的防热材料均发生电离，在飞行器周围形成一层高温等离子体鞘层。这种等离子体鞘层和电磁波将会发生相互作用，电磁波在传输过程中产生衰减，表现为目标的电磁散射会降低，容易导致地面与飞行器之间的通信严重失效，雷达探测目标特性难。因此，为模拟表面等离子体对目标电磁散射的影响，通常采用电磁仿真与实验室模拟测试来实现。如专利CN106604514A提供了一种排管及低温等离子本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种等离子体材料设计方法，其特征在于，包含以下步骤：步骤S1、采用日光灯管作为等离子体发生器，模拟圆柱体等离子体材料，获取圆柱体等离子体材料的电磁参数；步骤S2、采用圆柱体等离子体材料来构造单层等离子体材料层，根据圆柱体等离子体材料的传输反射特性计算等效介电常数，继而获取单层等离子体材料层等效结构的复数磁导率和复数介电常数；步骤S3、采用遗传算法对不同电子密度的单层等离子体材料层进行优化设计，获得最终的宽带高吸收率等离子体多层分布结构。

【技术特征摘要】
1.一种等离子体材料设计方法，其特征在于，包含以下步骤：步骤S1、采用日光灯管作为等离子体发生器，模拟圆柱体等离子体材料，获取圆柱体等离子体材料的电磁参数；步骤S2、采用圆柱体等离子体材料来构造单层等离子体材料层，根据圆柱体等离子体材料的传输反射特性计算等效介电常数，继而获取单层等离子体材料层等效结构的复数磁导率和复数介电常数；步骤S3、采用遗传算法对不同电子密度的单层等离子体材料层进行优化设计，获得最终的宽带高吸收率等离子体多层分布结构。2.如权利要求1所述的等离子体材料设计方法，其特征在于，在步骤S1中，采用电磁波沿平行于圆柱体界面方向垂直入射到非磁化均匀等离子体中的传输模型，等离子体相对介电常数为：其中，ω＝2πf，f为电磁波频率，υen＝2πfen，fen为等离子体中电子与中性气体分子的碰撞频率，为等离子体角频率，ne为等离子体电子密度，e为电子电量(-1.6×10-19库仑)，me为电子质量(9.11×10-31kg)，ε0＝8.85×10-12F/m为真空介电常数。3.如权利要求2所述的等离子体材料设计方法，其特征在于，在步骤S1中，所述的等离子体发生器采用低压放电方式，日光灯管的额定功率为25W，内径为15.6mm，电子镇流器额定功率为30W，升高电压的铁芯材料采用铁氧体，灯管的电子密度值主要在1×1014-1×1016m-3范围内。4.如权利要求3所述的等离子体材料设计方法，其特征在于，在步骤S2中，所述的计算等效介电常数的方法包含：在CST三维电磁场仿真软件中进行材料的传输反射特性仿真，首先建立等离子圆柱模型，然后设置对应的电磁参数、频率、以及周期边界条件，接着划分网格生成有限元模型，最后利用时域有限积分方法进行求解，得到等效混合物材料的反射参数S11和透射参数S21；根据反射参数和透射参数，利用NRW算法计算得到单层等...

【专利技术属性】
技术研发人员：许勇刚，梁子长，陈方园，何鸿飞，郭良帅，
申请(专利权)人：上海无线电设备研究所，
类型：发明
国别省市：上海,31