[发明专利]一种非均匀等离子体电子密度的诊断系统及方法

权利要求书

1.一种非均匀等离子体电子密度的诊断系统，用于测量不均匀等离子体环境的基本参数，其特征在于，包含：

等离子体发生器，设置在定标体前方，等离子体发生器密闭腔内充入惰性气体和汞蒸气；

超宽带天线，包含接收天线和发射天线，设置在等离子发生器同侧；

时域窄脉冲源，连接发射天线；

高速采样数字示波器，连接发射天线以及接收天线并对发射天线的发射信号以及接收天线的接收信号进行记录和处理；

程控电源系统，分别连接时域窄脉冲源、高速采样数字示波器以及等离子体发生器，用于触发时域窄脉冲源，控制等离子体发生器的放电功率，记录等离子体不同放电功率状态，以得到不同放电状态下的等离子体基本参数。

2.如权利要求1所述的非均匀等离子体电子密度的诊断系统，其特征在于：

等离子体发生器中的等离子体采用层叠阵列形式平板形非均匀等离子体，以模拟超高声速非均匀等离子体鞘套的分布。

3.如权利要求2所述的非均匀等离子体电子密度的诊断系统，其特征在于：

等离子体发生器中的等离子体阵列由管径15mm的玻璃类圆柱形管组成，共3层，每层20根等离子体管；

程控电源系统的每个镇流器同时控制2支等离子体管的放电状态。

4.如权利要求1所述的非均匀等离子体电子密度的诊断系统，其特征在于：

超宽带天线架设在等离子体发生器的同侧并与等离子体发生器之间的距离为1m，超宽带天线中心位置与等离子体发生器的中心位置对齐，超宽带天线采用双脊喇叭天线。

5.如权利要求1所述的非均匀等离子体电子密度的诊断系统，其特征在于：

所述的超宽带天线为1-18GHz；

所述的时域窄脉冲源为25ps；

高速采样数字示波器带宽为40GHz，等效取样率为80G，通过64次平均处理。

6.一种非均匀等离子体电子密度的诊断方法，采用如权利要求1所述的非均匀等离子体电子密度的诊断系统来实现，其特征在于：

对等离子体发生器密闭腔内的饱和汞蒸气压强和启动惰性气体的成分进行控制；

将等离子体发生器设置在定标体前方并固定好；

将发射天线连接在时域窄脉冲源的发射端口，开启电源，将接收天线连接在高速采样数字示波器的测试端口，根据超宽带天线频率设置频率测试范围，设定数据单次扫描点数；

对定标体进行测试，获得定标后的目标时域响应，通过时频转换获取目标的参数特征；

对背景进行测试，去除背景信号影响；

将程控电源系统与等离子体发生器连接，通过计算机实现等离子体发生器的放电状态的变化，实现非均匀等离子体环境构建；

记录不同情况下的时域测试曲线；

对接收天线测试得到的时域回波信号进行处理，反演得到等离子体电子密度参数值。

7.如权利要求6所述的非均匀等离子体电子密度的诊断方法，其特征在于，等离子体发生器中的等离子体阵列共设置3层：

背景进行测试是通过如下方法实现的：通过程控电源系统对等离子管构成的等离子体环境进行测试，分别控制等离子管输出功率为116.5W、178W、230W、258.6W、340W及452W条件下，开展等离子体模拟环境电磁特性测试，同时在等离子体管未通电状态下测试参考数据；

等离子体发生器的放电状态的变化是通过以下方式实现的：通过程控电源系统实现3层等离子体管放电功率分别变化，实现非均匀等离子体环境构建，第一层为116.5W，第二层分别为130W、158W、178W及206W，第三层分别为340W、375W、402W、430.2W、442W以及452W。

8.如权利要求6所述的非均匀等离子体电子密度的诊断方法，其特征在于：

对背景进行测试的过程中利用高速采样数字示波器对相邻多点进行平均，以滤除高频，实现测试信号的平滑去噪。