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(duì)柱狀等離子體，分析了準(zhǔn)確測(cè)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(chǎng)、等離子體反射可忽略;并設(shè)計(jì)了滿足上述條件的測(cè)量實(shí)驗(yàn)。除直接用于分析等離子體參數(shù)對(duì)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(cè)量透射衰減的一般過程，并沒有明確給出準(zhǔn)確測(cè)量所需滿足的條件，其得到的測(cè)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(duì)入射的微波有發(fā)散作用，若僅是簡(jiǎn)單依據(jù)文獻(xiàn)給出的實(shí)驗(yàn)過程，其透射衰減測(cè)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(cè)量。

　　本文針對(duì)文獻(xiàn)在測(cè)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(cè)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(cè)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(cè)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(cè)量的條件及其說現(xiàn)

　　等離子體微波透射衰減測(cè)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(cè)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(cè)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(cè)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(cè)量誤差。

　　(2)入射波的遠(yuǎn)場(chǎng)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(chǎng)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(cè)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(cè)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(duì)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(cè)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(chǎng)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(duì)柱狀等離子體透射衰減的準(zhǔn)確測(cè)量;除用于分析等離子體對(duì)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(cè)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(duì)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)。