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1、概述概述组成：带电粒子（电子、离子） ，中性粒子（原子、分子、微粒等） 。 特性： 准中性：宏观上呈现中性； 集体效应：任何带电粒子的运动状态均受到其它带电粒子的影响。 光致电离作用:两个核心概念两个核心概念德拜半径德拜半径(德拜长度) ：用来表征等离子体中带电粒子静电势的作用范围。D在等离子体中，与没有等离子体存在的情况相比，电场强度减少到时的距1=ee 2. 71828离。假设：所有离子的电离方式均一致， j i=1,ne=ni=n。 Te=Ti=T 可得：1/20 20 222Di eiiieik kTejnj nne TT 是离子所带电荷 e为元电荷1/21/20ii i2 ii69k
2、TT nen222 Dei111 等离子体频率（临界频率）等离子体频率（临界频率）（无线电信号能垂直穿透电离层的最小频率） （等离子体内电子相对于离子的自然振动频率） （大气通信黑障）（离子密度测量）2018.9792e pee en efnm280.62pe efn 特性：频率大于的电磁波在等离子体内传播；小于等于的电磁波被反射。pefpef三个层三个层D 层E 层F 层5090km90-150km130km几千 km白天，电子密度加大，最大值：109/m3白天峰值：1011 /m3F1：2-51011 /m3F2：1-21012 /m3夜间，电子密度减少，甚至消失109/m3F1： 101
3、0 /m3F2： 1011 /m3pe,D0.3MHzf昼pe,E3MHzf昼pe,F211MHzf昼pe,D90Hzf夜pe,E0.4Hzf夜pe,F24.5MHzf夜电离层突然骚扰电离层突然骚扰：太阳耀斑时或日冕物质抛射时，D 层层电离度剧增，造成短波、中波通信 衰落甚至中断；长波电信号相位发生突变。 磁暴磁暴：极区捕获太阳带电粒子流，产生极光和磁扰，使极区电离层呈现复杂结构，F 层层回 波消失，出现极盖吸收现象，影响无线电通信。 电离层暴电离层暴：由太阳风强度的突然变化而起，F2 区区电子密度下降，临界频率降低。两个速度两个速度相速度 超光速 群速度 小于光速1/2221ppecv ff
4、 1/2221pe gfvcf两个延迟两个延迟1.传播延迟传播延迟240.31g gdsdstTECvccf 实际路径几何路径群时延240.31gTECrc tf 距离误差总电子含量（单位面积电子含量）eTECn ds应用：双信号测量：真空传输时间 实际传输时间vtgt22 1,12,2 ,1222 121 22 12 ,2,2,1222 21240.3140.31 40.31ggggvgvgvf tf ttffcfcfftttcfffTECttTECtTEC 若 有一最大公约数，即,1f2ff11fm f22fm f则有22 1,12,2 22 12gg vm tm ttmm2.相位延迟相位
5、延迟240.31p pdsdstvcTECcf 实际路径几何路径相时延40.31ionopftTECcf 相位前移多普勒频移40.31ionodd dddtdtffTECfdtccfdtc 应用： 双信号测量：111 1222 240.3140.31rrd ddtTECfffcfdtcd ddtTECfffcfdtc 122112 22 212211 22 2140.311rrrrcf ff ff fdTECdtfff ff fdcdtff 将,代入可得11fm f22fm f2211 22 211rrm fm fcmmf&一个旋转一个旋转 法拉第旋转法拉第旋转线性极化波圆极化波312|222
6、 07.09 10 8ee een B dsn B dsm cfcf 法拉第应用：天线极化方向应与信号极化方向平行平行。故常用两正交极化天线组成的双极化天线来 接收，或者用圆极化天线发射，再用与之匹配的圆极化天线来接收。溅射溅射（材料表面的原子由带电离子或中性粒子的碰撞而迁移）66th24 34 ()22 2s itit s itits it itUmm m mEUmmmmUmmmm 能量阈值是表面束缚能 （溅射会对薄膜表面薄膜表面带来问题 释放的物质可能污染污染附近的表面）航天器充电航天器充电 绝对充电 航天器整体与外部内部充电不等量充电表面充电从周围的电子流向航天器的负电流负电流比从周围离
7、子流向航天器的正电流大正电流大了约两个数量级。1. 一次电流一次电流1.航天器带负电表面负电势航天器带负电表面负电势 0V 电子入射，V 减小，负的程度加深， 0expeee eeVIVJ AkT正离子入射，V 增大，负的程度降低， 01iii ieVI VJ AkT2.航天器带正电表面正电势航天器带正电表面正电势 0V 电子入射，V 减小，正的程度降低， 01eee eeVIVJ AkT正离子入射，V 增大，正的程度加深， 0expiii ieVI VJ AkT2.高轨高轨电压小于零电压小于零 等离子体密度小等离子体密度小 光电作用强光电作用强eisvvv0,21 42ee eee eenk
8、TJen vm平均0,21 42ii iii ienkTJenvm 平均代入 0expeee eeVIVJ AkT 01iee eeVI VJ AkT 联立并迭代求解得近似数值解2.5e eVkT 3.低轨低轨电压小于零，电压绝对值小于高轨电压小于零，电压绝对值小于高轨 等离子体密等离子体密esivvv度大，光电作用弱度大，光电作用弱航天器表面在尾流方向积累大量的负电荷负电荷000021( )exp42( )ee eeeeee eeiisiiiisienkTeVJen vI VJ AmkTJen vI VJ Aen v A esekTvInevV航天器接地（太阳能阵列航天器接地（太阳能阵列 与与 航天器）航天器）阴极接地 阳极接地 浮置接地
