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| 內容簡介： |
本书系统地讲述了扰动电离层非相干散射的基础理论及其在电离层加热和火箭发动机扰动场景中的应用。全书共分为8章，第1章简要介绍了非相干散射理论的发展历史及理论基础;第2章和第3章分别介绍了对流电场、粒子沉降、粒子束和超热电子存在等非麦克斯韦速度分布与碰撞影响的非相干散射理论;第4章介绍了考虑磁场影响的等离子体非相干散射理论;第5章从尘埃充电理论出发介绍了尘埃等离子体非相干散射理论;第6章讲述了涡旋电磁波入射下的非相干散射理论，并探讨了涡旋电磁波在扰动电离层不规则体探测中的应用可行性;第7章和第8章分别介绍了在电离层和火箭发动机注入两种应用场景中非相干散射理论的应用。
本书可作为从事空间环境探测、航空航天、空间物理等领域工作科研人员的参考资料，也可作为高等院校、科研院所的空间物理、无线电物理等专业的研究生专业用书，还可作为一般读者了解非相干散射雷达探测技术的参考
读物
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| 目錄：
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目录
第 1 章 非相干散射理论基础
1.1 非相干散射理论的发展历史
1.2 单个电子的散射
1.3 集体电子的散射
1.4 连续介质的散射
1.5 非相干散射功率谱
1.5.1 散射功率谱
1.5.2 密度扰动等离子体的动理论分析
1.5.3 散射功率谱的表述形式
1.6 离子线谱
1.7 等离子体线谱
1.8 谱参数与等离子体参数的关系
1.8.1 电子的谐振频率
1.8.2 离子的谐振频率
1.8.3 其他特征参量
1.9 小结
第 2 章 非麦克斯韦速度分布非相干散射理论
2.1 对流电场下的非相干散射理论
2.1.1 速度分布函数的 13 矩近似
2.1.2 13 矩近似下的非相干散射谱
2.1.3 离子速度分布函数的 16 矩近似
2.1.4 16 矩近似下的非相干散射谱
2.1.5 离子速度分布函数的 20 矩近似
2.1.6 20 矩近似下的非相干散射功率谱
2.2 粒子沉降下的非相干散射理论
2.3 超热电子的非相干散射理论
2.4 小结
第 3 章 碰撞非磁化等离子体的非相干散射理论
3.1 奇点积分的起源与发展
3.1.1 第一类复奇点积分
3.1.2 第二类复奇点积分
3.2 碰撞等离子体的非相干散射理论
3.2.1 包含 BGK 碰撞项的密度扰动谱
3.2.2 碰撞等离子体非相干散射谱的一般表达式
3.2.3 散射谱的归一化解
3.2.4 散射谱的近似解
3.3 非麦氏碰撞等离子体的非相干散射理论
3.3.1 电子的超高斯分布函数
3.3.2 电子的洛伦兹分布函数
3.4 考虑碰撞的电离层等离子体的非相干散射特征分析
3.4.1 麦克斯韦速度分布函数的非相干散射谱
3.4.2 电子超高斯分布函数的非相干散射谱
3.4.3 电子洛伦兹分布函数的非相干散射谱
3.5 小结
第 4 章 磁化等离子体的非相干散射理论
4.1 磁化等离子体的非相干散射功率谱
4.1.1 考虑磁场的等离子体动力学方程
4.1.2 磁化等离子体的密度扰动谱
4.1.3 散射功率谱
4.1.4 麦克斯韦分布的散射功率谱
4.2 磁化等离子体的离子线谱和等离子体线谱
4.2.1 离子线谱
4.2.2 等离子体线谱
4.3 考虑地磁场影响的电离层等离子体的非相干散射特征
4.3.1 国内典型区域的电离层参数
4.3.2 基于三亚非相干散射雷达探测的三亚地区电离层的后向散射功率谱
4.3.3 基于三亚非相干散射雷达探测的广州、西安地区电离层后向散射功率谱
4.4 离子的双麦克斯韦速度分布下的非相干散射谱
4.5 磁化等离子体的非相干散射理论的使用范围
4.6 小结
第 5 章 尘埃等离子体的非相干散射理论
5.1 尘埃粒子的充电理论
5.1.1 孤立尘埃粒子充电的轨道限制运动（OLM）理论
5.1.2 自洽尘埃粒子的充电
5.2 尘埃粒子的极化率
5.2.1 尘埃等离子体的色散关系
5.2.2 谐振过程的数值仿真
5.3 尘埃等离子体的非相干散射理论模型
5.4 尘埃参数对等离子体非相干散射谱的影响
5.5 小结
第 6 章 涡旋电磁波的非相干散射理论
6.1 涡旋电磁波的电磁场表述
6.1.1 平面波角谱展开理论
6.1.2 远场近似理论
6.1.3 无衍射型贝塞尔涡旋波束的平面波角谱展开描述
6.1.4 拉盖尔高斯涡旋波束的平面波角谱展开描述
6.2 非磁化等离子体的涡旋电磁波非相干散射理论
6.2.1 单个非相对论电子对贝塞尔涡旋波束的散射
6.2.2 单个非相对论电子对拉盖尔涡旋波束的散射
6.2.3 非磁化等离子体对贝塞尔涡旋波束的非相干散射
6.2.4 非磁化等离子体对拉盖尔涡旋波束的非相干散射
6.3 磁化等离子体的涡旋电磁波非相干散射理论
6.3.1 外加磁场下单个电子对涡旋波束的散射
6.3.2 磁化等离子体对涡旋波束的非相干散射
6.3.3 涡旋波束参数对磁化等离子体非相干散射特性影响
6.4 涡旋电磁波的非相干散射理论在电离层探测中的应用
6.4.1 高斯分布电离层不规则体的非相干散射
6.4.2 条纹分布电离层不规则体的非相干散射
6.5 小结
第 7 章 非相干散射理论在电离层加热探测中的应用
7.1 加热谐振区离子线增强特征的数值模拟
7.1.1 一次极区电离层超强加热事件分析
7.1.2 离子的三维速度分布函数
7.1.3 非相干散射谱的数值模拟
7.2 低电离层加热特征参数的反演
7.2.1 电离层加热实验数据
7.2.2 低电离层参数反演
7.3 温度不规则体的反演
7.3.1 理论模型
7.3.2 实验结果分析
7.4 离子等离子体频率谐振条件下的电离层参量反演
7.4.1 加热实验数据
7.4.2 基于等离子体频率谐振的电子密度反演
7.4.3 反演结果准确性验证及误差分析
7.5 离子声波频率谐振条件下的电离层参量反演
7.5.1 加热实验数据
7.5.2 离子声波频率谐振条件下的电离层参量反演
7.5.3 反演结果误差分析
7.6 小结
第 8 章 火箭发动机注入的非相干散射谱特征与反演
8.1 气体喷焰注入的非相干散射特征
8.2 固体火箭喷焰注入的非相干散射谱特征
8.3 火箭喷焰注入组分的反演
8.3.1 喷焰组分注入的非相干散射理论
8.3.2 注入离子组分反演
8.4 小结
参考文献
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| 內容試閱：
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前言
电离层作为地球大气圈层的关键组成部分，其独特的物理特性对短波通信、卫星通信和导航、空间目标探测、电子侦察、对地遥感等领域的发展至关重要。非相干散射雷达是电离层地基探测最为重要的手段之一，可以实现 60～2000km 乃至更高范围的电离层测量，具有多参数同时探测、测量精度高、覆盖范围广、距离分辨率高的显著优势，已成为当前研究电离层结构与动力学过程最为有力的探测工具。电离层中存在多种因素引起的自然的扰动特征，如对流电场、粒子沉降、低电离层碰撞、地磁场作用、极区尘埃等离子体、小尺度场向不规则体等；同时，大功率短波能量注入、航天发射等人类活动也会引发人工的电离层扰动。为了精准获取电离层扰动的时空演化特征，并明晰其制扰机制与物理规律，迫切需要基于非相干散射雷达，构建并发展针对电离层扰动的非相干散射理论。基于这一需求，结合团队十多年在扰动电离层非相干散射探测的理论研究和工程实践积累，参考大量相关文献，我们撰写了本书，旨在为该领域工作的科研人员和技术人员提供一本兼具理论深度与实用性的参考资料。
本书系统梳理了扰动电离层非相干散射的基础理论，较为全面阐述了非平衡态速度分布、碰撞、磁化、尘埃掺杂及涡旋电磁波入射条件下，非相干散射谱的计算方法和特征规律，并结合实际应用场景，介绍了非相干散射理论在电离层加热和火箭发动机注入等领域中的具体应用。全书共分为 8 章，第 1 章介绍了非相干散射理论的基础内容和国内外发展现状；第 2 章着重论述了对流电场、粒子沉降、粒子束和超热电子存在条件下，非麦克斯韦速度分布的非相干散射理论；第 3 章介绍了复奇点积分的计算方法，在此基础上，给出碰撞等离子体的非相干散射理论，并将其拓展至非麦氏碰撞等离子体情况，分析了碰撞和非麦氏因子的影响；第 4 章介绍了磁化等离子体的非相干散射理论模型，结合不同地理位置的地磁环境差异，讨论各地理区域非相干散射谱的特征规律；第 5 章从尘埃充电理论和尘埃极化率表达式出发，给出了尘埃等离子体的非相干散射理论，并分析了尘埃参数对非相干散射谱的影响；第 6 章着重论述涡旋电磁波的非相干散射理论，给出了非磁化和磁化等离子体的涡旋电磁波非相干散射理论模型，并讨论了涡旋电磁波非相干散射理论在扰动电离层探测中的应用；第 7 章重点介绍非相干散射理论在电离层加热探测中的应用；第 8 章主要介绍火箭发动机注入的非相干散射谱特征与参数反演，给出了扰动电离层非相干散射的基础理论在实际工程中的应用实例。
本书由徐彬拟定了编制纲目，并撰写了第 1、2、3、5、7、8 章相关内容；朱庆林撰写了第 4、5 章相关内容；李海英撰写了第 1、2、4、6、8 章相关内容；董翔、葛淑灿撰写了第 3、6、8 章相关内容；韩杰、慈颖撰写了第 4、6 章相关内容。在本书的撰写过程中，吴松洋博士和洪怡凡硕士对书稿的文字表述、图表和格式进行了细致的修改和校对，在此致以诚挚感谢。
本书专业性较强，适合空间环境探测、无线电物理、空间物理等领域的研究人员、工程师及研究生阅读。对于从事扰动电离层探测和非相干散射雷达研究的专业人士，本书具有直接的参考价值。对于相关专业方向的科研人员，本书也能提供本技术领域相对清晰的基础理论框架简介。由于作者学术水平有限，且书稿成稿时间较为仓促，书中难免存在疏漏与不足之处，恳请相关领域的专家和广大读者批评指正。
作者
2025 年 8 月
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