Kotelnikov Institute of Radio Engineering and Electronics of RAS Русский Sign in Submit a paper
Journal of Radio Electronics Online scientific journal · eISSN 1684-1719
2023, № 3 · ELECTRODYNAMICS

Investigation of the plane electromagnetic wave reflection from a inhomogeneous plasma layer covered of a perfectly conducting plane

O.V. Osipov1, D.N. Panin1

1 Povolzhsky State University of Telecommunications and Informatics, Samara, Russia
Full text DOI: 10.30898/1684-1719.2023.3.1 UDC 533.9.01 EDN QHQISP

Abstract

A method for numerical modelling of the reflection of an electromagnetic wave from a planar plasma layer with an inhomogeneous electron density of particles covered of an ideally conducting plane is proposed in the work. The frequency responses of wave reflection coefficients modules are calculated for various incidence angles and electron density profiles of carriers using the differential sweep method. The paper shows that in the region of plasma resonance the plasma layer with a parabolic profile of charge carrier concentration has the lowest reflection level. The effect of the effective frequency of electron collisions in an inhomogeneous plasma layer on the reflection level was studied in this work.

  • plasma
  • electromagnetic wave
  • reflection
  • ideally conducting plane
  • inhomogeneity
  • reflection coefficient
  • Riccati equation
Аннотация (на русском)

Исследование отражения плоской электромагнитной волны от неоднородного плазменного слоя, расположенного на идеально проводящей плоскости

Предложена методика численного моделирования отражения электромагнитного излучения от планарного слоя плазмы с неоднородной электронной концентрацией частиц, расположенного на идеально проводящей плоскости. Рассчитаны частотные характеристики модулей коэффициентов отражения волны при различных углах падения и профилях электронной концентрации носителей с использованием метода дифференциальной прогонки. Показано, что в области плазменного резонанса наименьшим отражением обладает плазменный слой с параболическим профилем концентрации носителей заряда. Исследовано влияние эффективной частоты столкновений электронов в неоднородном слое плазме на уровень отражения электромагнитных волн.

For citation

Osipov O.V., Panin D.N. Investigation of the plane electromagnetic wave reflection from a inhomogeneous plasma layer covered of a perfectly conducting plane // Journal of Radio Electronics. – 2023. – No. 3. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2023.3.1

References

  1. Ghayekhloo A., Abdolali A., Armaki S.H.M. Observation of radar cross-section reduction using low-pressure plasma-arrayed coating structure. IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 2017. V.65. №6. P.3058. https://doi.org/10.1109/TAP.2017.2690311
  2. Wu R., Liu J., Meng G., et al. Electromagnetic scattering characteristics of the plasma sheath around Re-entry hypersonic vehicles. Proceedings of 2017 Sixth Asia-Pacific Conference on Antennas and Propagation (APCAP). 2017. P.1. https://doi.org/10.1109/APCAP.2017.8420820
  3. Zhang Q., Tian Z., Tang W., et al. Study of attenuation characteristics of electromagnetic waves in multilayer plasma slabs. Journal of Applied Physics. 2019. V.125. №9. P.094902. https://doi.org/10.1063/1.5037417
  4. Kılıç Ö., Gürel Ç.S. Response of magnetized plasma having linearly varying electron density profile to oblique electromagnetic wave incidence. Journal of Electromagnetic Waves and Applications. 2018. V.32. №18. P.2046. https://doi.org/10.1080/09205071.2018.1489311
  5. Xuyang C., Fangfang S., Yanming L., et al. Study of plasma-based stable and ultra-wideband electromagnetic wave absorption for stealth application. Plasma Science and Technology. 2018. V.20. №6. P.065503. https://doi.org/10.1088/2058-6272/aaaa18
  6. Liu H.Y., Chao Y., Liu S. Researches on the scattering characteristics in THz band of conductor cylinder coated with parabolic distribution and time-varying plasma media. Optik. 2020. V.207. P.163891. https://doi.org/10.1016/j.ijleo.2019.163891
  7. Банковский А.С., Захаров А.А., Потапов А.А., Швачко А.А. Влияние тепловых потоков в газоразрядной плазме на ее электрические свойства. Журнал радиоэлектроники [электронный журнал]. 2021. №7. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2021.7.2
  8. Гинзбург В.Л. Распространение электромагнитных волн в плазме. Москва, Наука. 1967. 683 с.
  9. Matveev I., Mishin D., Osipov O., Panin D. Investigation of the plane optical waves reflection from an inhomogeneous nonreciprocal chiral media. Proceedings of ITNT 2020 - 6th IEEE International Conference on Information Technology and Nanotechnology. 2020. V.6. P.9253198. https://doi.org/10.1109/itnt49337.2020.9253198
  10. Бреховских Л.М. Волны в слоистых средах. Москва, Наука. 1973. 343 с.