高超声速飞行器在临近空间高速飞行时,飞行器会与空气剧烈摩擦,使得飞行器周围产生几十种化学成分组成的复杂结构等离子体鞘套。飞行器外围的等离子体鞘套会引起入射电磁波的散射、衰减等效应,情况严重时会使得通讯中断,外界无法与飞行器联系,即“黑障”现象。此外,等离子体鞘套的存在还会对飞行器的雷达散射截面产生影响,从而对雷达探测、雷达预警提出了更高的要求。本文基于电感耦合等离子体产生装置,开展地面模拟测量,并仿真分析了非均匀等离子体中电磁波传播与散射问题,为高超声速飞行器的通信、导航、定位等技术提供基础分析。论文的主要工作如下:1.非均匀等离子体电子密度测量及仿真分析。基于电感耦合等离子体产生装置,采用氩气作为工作气体,通过探针法对腔体中轴线上不同功率、不同气压、不同进气量下的电子密度进行了测量分析。并按照实际尺寸建立了二维轴对称电感耦合等离子体模型,通过计算得到了腔体内不同功率、不同气压、不同进气量下等离子体电子密度和电子温度分布,并与实验结果进行了对比。2.开展了电磁波在电感耦合等离子体中传输特性研究。基于ICP等离子体装置,采用五组贴片天线,测量了不同频率电磁波在不同密度,不同分布的等离子体中传输时天线的S21参数。并采用等效传输线法,对不同电子密度分布下的反射系数、透射系数进行了计算。最后,分析了腔体中有无尘埃以及不同尘埃半径、不同尘埃密度下的等离子体对电磁波传输特性的影响。3.建立了ICP腔体的数值仿真模型,分析了腔体中钝头锥、尖头锥模型对等离子体电子密度、电子温度、气体流动速度分布的影响,并采用JEC-FDTD方法,计算了不同频率、不同气压下等离子体包覆目标的电磁散射特性,并分析了不同等离子体参数对RCS的影响。4.基于支持向量机方法,开展了非均匀等离子体中电磁参数反演研究。以数值方法计算得到的二维等离子体圆柱散射截面作为特征值,以待反演参数作为目标值,建立了二维等离子体电子密度和碰撞频率的反演模型。采用TE、TM波入射模型,对电子密度为线性分布、抛物线型分布等离子体的反演模型,进行了仿真验证。