1.导言
微波丈量方法是将电磁波作为勘探束入射到等离子体中，对等离子体特性进行勘探，不会对等离子体形成污染。惯例微波反射计也是经过丈量电磁波在等离子体截止频率时的反射信号相位来核算等离子密度。当等离子密度较高且规模较大时，需求宽频带的信号源进行扫频，这给反射计的规划带来的巨大的困难。本文经过剖析不同频率时电磁波的反射率和等离子体磕碰频率对电磁波反射率的影响，规划了一种标量的反射计，反射计结构简略且不需扫频即可丈量大规模的等离子体密度。
2.电磁波在等离子体上的反射
研讨等离子体波的问题归结于求色散联系。电磁波以恣意视点入射到不同煤质分界面上称为斜入射，在这种情况下，入射波、反射波和透射波的传达方向都不笔直于分界面。
若入射波的电场笔直于入射平面，则称为笔直极化波。当笔直极化电磁波在等离子外表笔直入射时能够求得电磁波在等离子体外表的反射系数。本文首要对等离子体密度巨细为1013~1014/cm3,磕碰频率为1010到1012,等离子体巨细80mm到300mm的等离子经行剖析。
经过编程核算能够得到不同频率电磁波在不同密度和磕碰频率等离子体外表的反射系数改动，如图1、图2、图3所示。当等电磁波频率取100GHz时，由于在等离子体密度规模为1013~1014/cm3时，最大的截止频率为89.8GHz,所以当用100GHz电磁波入射等离子体时，电磁波将大部分穿过等离子，反射率很小。从图3能够看出在电磁波的反射率在0到0.14之间逐渐增大。图1为电磁波频率去58GHz时的反射率核算。
从图1能够看出电磁波的反射率较大，从0到0.8左右改动，且改动趋势较峻峭。当电磁波频率为10GHz,等离子密度为1×1014/cm3时，跟着磕碰频率从1010到1011改动，反射率的改动如图2所示。
从图2能够看出，当磕碰频率变大时，反射率减小。由于当电磁波频率为10GHz时，处于截止状况，反射率较大。跟着磕碰平率的增大，等离子体对电磁波的反射将大幅减小。
经过上述剖析可知，当等离子体磕碰频率改动时，对电磁波在等离子体面上的反射影响较大。当等离子密度改动时，电磁波的反射率如图1到3所示。图中给出了不同磕碰平率下的反射率曲线。从图3能够看出，当电磁波频率超越截止频率是反射率十分小，所以不合适作为反射计的作业频率。比照图1和图2,能够发现在电磁波频率去10GHz时，反射率大，可是跟着，密度的改动反射率的改动率陡峭，相反，当电磁波平率取58GHz时，反射率较大，且跟着密度的改动反射率的改动量也较大，因此合适作为反射计的作业频率。
3.反射计的规划
典型的反射计由两只定向耦合器构成，耦合器Ⅰ将投入负载的入射波2 b 的一小部分耦合出来(亦称取样)由口4输出成为4 b ;耦合器Ⅱ则将负载反射波2 a 取样由口3输出，成为3 b .
设两只耦合器的方向性都属抱负，其耦合系数别离为C1和C2.故设法测出 3 b 和4 b 的复数比值便能得出被测负载的复反射系数Γ .标量反射计的不一起仅需起伏信息，因此通常将两个耦合输出信号3 b 和4 b 都经过起伏检波器之后取得他们的模值，然后再求比值。检波后在直流或低频丈量标量比值比在微波频率上丈量复数比值在设备要求上愈加简略处理。
反射计的作业频率需求依据核算得到的电磁波在等离子外表的反射率曲线来确认。挑选反射率相对较大切在必定等离子体密度规模内改动较大的电磁波频率作为作业频率。反射计末端接一个天线，天线对准等离子体层。耦合器1和耦合器2别离用来耦合入射波和反射波，耦合出来的电磁波用检波器检波，最后接自各自的指示器。经过丈量反射率，能够经过核算取得等离子体密度的巨细。
4.定论
电磁波入射等离子时会产生反射。经过核算剖析了等离子体密度为1013~1014/m3时，电磁波在等离子外表的反射率改动曲线。经过对电磁波在等离子体外表的反射核算，当电磁波频率去等离子体截止频率上下线的中心值时，反射率较大且跟着密度的改动反射率的改动量也较大，合适作为反射计的作业频率。确认反射计的作业频率后，规划了一种用于等离子体密度丈量的标量微波反射计，克服了惯例微波反射计结构杂乱需求宽带扫频源等难点，反射计结构简略且不需扫频即可丈量大规模的等离子体密度。
