电磁波与非均匀等离子体的相互作用在甚低频(Very Low Frequency,VLF)导航、雷达散射截面(Radar Cross Section,RCS)计算、电离层电波传输等方面具有应用价值。例如甚低频全球导航系统欧米茄(Omega)其定位精度主要取决于电离层对电波传播影响的相位校准。电推进羽流有可能对星地卫星通信产生影响,而火箭尾焰在低频段对目标的RCS有明显影响。因而,对电磁波与非均匀等离子体的相互作用进行研究在目标探测与识别、卫星通信等方面也有重要的参考意义。本文针对电离层背景下甚低频波的传播和辐射问题、飞行器羽流与电磁波的相互作用问题、等离子体中的电磁波的传输和非均匀等离子体对电磁波的散射问题展开研究。主要工作和创新点如下:1、给出了辐射源位于大气层中时地-电离层波导中场分布的全波解析表达式。全波法的基础是传播矩阵法和平面波展开,一般用于分层介质辐射问题的分析。该方法将空间辐射场用波数域积分表示,通过对垂直方向波数积分,将辐射场表示为方向不同的一系列平面波的叠加。若将大气层、电离层看作层状介质,当辐射源位于电离层中时垂直方向波数积分含有一阶奇点,相对便于处理。当辐射源位于大气层中时,垂直方向波数积分含有二阶奇点,比较复杂。位于大气中甚低频辐射源在大气层和电离层中的辐射特性未见全波分析法的相关报道。本文将大气视为具有微电导率的各向同性介质,给出了垂直方向波数积分二阶奇点的处理方案。进一步给出了位于大气层中的辐射源在大气层和电离层中辐射场统一表达式。数值结果说明了本文算法的正确有效性。2、根据辐射场平面波分解的思想,结合传播矩阵法给出了半空间情形电流为正弦分布的线天线位于大气层中时的辐射场表达式。该方法可以避免计算复杂的Sommerfeld积分,简化了计算过程,提高了计算效率。在距离岸基和机载VLF线天线径向距离300 km范围内,计算了岸基和机载VLF线天线在海面上和海面下方20 m内的辐射场,与传统方法(渐进法求解Sommerfeld积分)结果进行对比,说明了本文算法的正确性。3、利用四阶龙格-库塔法求解Haselgrove方程实现了对非均匀等离子体中的射线路径跟踪,通过分段路径积分计算射线相位,根据折射率梯度和传播方向计算电磁波的极化,实现了电磁波穿过等离子体介质时变化特征的仿真。结合口径积分和叠加原理分析了等离子体羽流对卫星反射面天线远场辐射方向图的影响,计算了等离子体羽流对不同工作频率电磁波的衰减。4、给出了平面波入射非均匀等离子体介质目标时散射特性的计算方案。包括入射参考面、积分参考面的选取,射线管划分、物理光学积分等具体算法。计算了非均匀等离子体球的电磁散射,并与Mieplot软件计算结果进行对比,数值结果比较表明了本文算法的正确性。本文方法适用于一般非均匀等离子体电波传播与散射的特性分析计算,有望应用于超高音速武器与包含尾焰的火箭电磁特性的分析。