等离子体是一种整体呈准电中性的特殊电磁介质,与电磁波相互作用时,其微观尺度下所表现出的电磁特性与一般介质有所不同。研究等离子体对微波的散射特性,是飞行器雷达隐身、电磁脉冲防护和再入体“黑障”问题等应用领域的基础,具有重要的理论意义和实用价值。本文采用有限时域差分(FDTD)方法,模拟研究了不同位形的等离子体对微波的散射特性,并利用空心阴极(HCD)放电产生的高密度等离子体对微波的吸收和散射作用进行了实验验证。首先,模拟研究了不同厚度、频率的平面等离子体对微波散射的影响。同时实验上采用矩形空心阴极产生高密度的等离子体平板,测试了透射方向上,微波的衰减的功率强度。结果表明,等离子体的密度和厚度对微波的散射、吸收有很大的影响,吸收作用随着厚度的增大而加强;等离子体频率越高,微波的截止频率越大。其次,模拟研究了非均匀圆柱形等离子体及其阵列对微波的散射特性;实验上利用环状空心阴极放电产生高密度等离子体,以及辉光放电管组成的等离子体阵列,通过矢量网络分析仪测量了微波的透射与反射系数。结果表明,圆柱形放电等离子体的密度分布是抛物线型,与模拟相符,其散射波呈对称角度发散,约±15°。紧密排列的等离子体阵列可以有效替代大面积等离子体,但等离子体必须具有合适的密度,才能对微波反射产生较大影响。最后,模拟计算了三维球形等离子体与椭球形等离子体的非均匀模型对微波的散射特性。结果表明,与二维柱面等离子体相比,其散射角度从15°增大至30°左右;椭球形等离子短半轴长度与等离子体密度对散射角度有很大的影响,随着短半轴与等离子体密度的增大,散射波的功率与散射角度先增大后减小;当等离子体密度足够大后,散射功率与散射角不再变化。