航天器再入大气层时，与大气摩擦温度急剧升高，产生等离子体。由于微波作为航天器的通讯载波，不能穿过等离子体，出现“黑障”。提高载波频率，利用宽带太赫兹波作为载波是解决“黑障”的有效途径之一，但目前缺乏较系统的理论与实验相结合的宽带太赫兹波在等离子体中传输的研究。本文针对上述问题开展了以下研究工作：
　　从辐射机理角度，研究了GaAs光电导天线辐射太赫兹波的频谱特性。将激光泵浦光GaAs电导天线产生的电子-空穴对作为等离子体，根据等离子体集体振荡理论，研究了朗缪尔波在非均匀等离子体中转化为太赫兹电磁波的物理过程，建立了GaAs光电导天线的激光诱导等离子体辐射太赫兹波理论模型，从本质上获得了GaAs光电导天线辐射太赫兹波的频谱特性。基于此模型，运用统计的方法计算了GaAs光电导天线辐射太赫兹电磁波的频谱宽度和峰值频率。理论模拟结果与实验测试结果一致。讨论了GaAs光电导天线辐射太赫兹波的峰值频率的影响因素，为研制以太赫兹波的大气窗口频率作为峰值频率的高功率GaAs光电导天线提供了理论依据。
　　搭建了基于太赫兹时域光谱系统(THz-TDS系统)的太赫兹无线传输系统，实验研究了不同强度太赫兹载波和不同调制频率对方波信号传输的影响，表明所接收方波信号的峰峰值与GaAs光电导天线的偏置电场成正比；研究了音频信号的频率对GaAs光电导天线作为载波源的太赫兹通信的影响，实现了实验室大气环境下基于THz-TDS系统的全音频段信号的无线传输。
　　重点研究了宽带太赫兹波在均匀等离子体和非均匀等离子体中的传输特性。
　　宽带太赫兹波在均匀等离子体中的传输特性：利用直流辉光放电的方法产生了均匀等离子体，并运用朗缪尔单探针和放电电流理论计算的方法获得等离子体的特征参数，得到该均匀等离子体的浓度在1016～1019m-3范围。进行了宽带太赫兹波在直流辉光放电等离子体、电弧放电等离子体中的传输特性研究。运用散射矩阵(SMM)法计算了太赫兹波在均匀直流辉光放电等离子体中的反射率、透射率和衰减，理论和实验均表明：太赫兹波在该浓度下的均匀直流辉光放电等离子体中可以无衰减的传输。
　　宽带太赫兹波在非均匀等离子体中的传输特性：利用高压射频放电的方法产生了氦射流等离子体和氖射流等离子体。采用太赫兹波诊断法获得氦射流等离子体和氖射流等离子体特征参数，浓度在1017～1018m-3量级范围，与发射光谱法诊断的结果一致。实验研究了太赫兹波分别在具有鞘层且高碰撞频率射流等离子体、较薄鞘层且较低碰撞频率射流等离子体和无鞘层且低碰撞频率射流等离子体中的传输特性，计算了太赫兹波在等离子体中的透射率和传输衰减。
　　结果表明，太赫兹波在存在鞘层且高碰撞频率的射流等离子体中传输衰减最大，约22dB，衰减的频率约1.9THz，但其他频段的衰减不到8dB。提出射流等离子体五层结构模型，利用SMM法计算了太赫兹波的传输衰减，表明高浓度的鞘层和高频率的碰撞是太赫兹波衰减的主要原因，理论计算与根据实验结果一致。
　　综上所述，宽带太赫兹波在等离子体中具有穿透能力，只是具有一定谱宽的个别频点的太赫兹波存在衰减，可以选取低衰减频段的太赫兹波作为载波进行通信，有望解决“黑障”问题。本研究为用太赫兹波作为通信载波，解决“黑障”问题奠定了理论和实验基础。