等离子体天线技术原理分析

介绍了2类常见的等离子体天线——等离子体介质天线和等离子体反射面天线,然后分别分析了其基本工作原理,并与金属天线对比,指出了等离子体天线在雷达隐身、可重构、低互耦性方面的独特优势,最后提出了一种新型的等离子体智能天线,为等离子体天线技术的研究提供了一种新方向。     

等离子体天线发展概况

等离子体天线因为等离子体独特的物理性质，在解决天线隐身和互耦方面有难以估量的发展潜力，是当今天线技术的一大进步。世界上不少大公司都在研究和开发等离子体天线。在跟踪和分析等离子体技术发展动态的基础上，根据搜集到的信息和技术文献，综述了国内外等离子体天线技术的发展概况，并介绍了国外一些有代表性的等离子体天线专利技术。     

等离子体天线的基本特性仿真

等离子体天线具有隐身、动态重构等不同于金属天线的独特的物理性质,在卫星遥感、通信、导航领域具有潜在的应用前景。为了研究等离子体频率对天线特性的影响,采用三维电磁仿真软件建立了柱形等离子体天线模型,在此基础上,针对等离子体频率对等离子体天线的S11曲线、方向图、增益等性能的影响进行了仿真分析,并给出了相关结论。     

等离子体天线原理与设计

等离子体天线因具有隐身、动态重构、超宽带等优点,可广泛应用于多功能雷达、电子对抗等军事技术领域。等离子体天线主要包括等离子体柱形电介质天线和反射面天线2种形式。基于表面波在等离子体中的传播特性,给出了柱形等离子体天线系统设计;基于等离子体反射电磁波特性,给出了反射面等离子体天线系统设计,为等离子体天线技术趋于实用化提供了必要的理论及技术准备。     

等离子体天线的基本原理及其构成

等离子体天线可有效降低雷达散射截面,提高天线的隐身性能。文中研究了表面波在等离子体中传播的色散关系,探讨了表面波激发等离子体的基本原理,提出了具体的实验方案,论述了开发等离子体天线的关键技术及应用前景以及国内外研究现状。     

表面波激励等离子体天线的原理与实现

等离子体天线，因其具有许多独特的性质而受到各国军方的广泛关注。从表面波激发产生等离子体的基本原理出发，分析了表面波在等离子体中的传播特性，并在此基础上给出了等离子体天线的系统构成。最后分析了等离子体天线的独特性质以及可能的应用场合。分析表明，利用表面波激励和维持柱状等离子体天线是可行的，而该天线所能应用的频率范围受等离子体电子密度的制约。等离子体天线具有雷达隐身特性、无余音和快速动态重构等一系列显著优点，在军事和民用的许多场合具有广泛的应用前景。     

GPS中智能天线的设计与实现

目前对智能天线的研究主要侧重于智能天线的自适应波束形成算法和智能天线的应用两个方面,并已提出了不少高效的智能天线算法,智能天线的理论已经很成熟。对智能天线应用研究最多的是它在第三代移动通信中的应用。文中提出智能天线在GPS(全球定位系统)中的一种应用方案,它基于功率倒置算法,用DSP实现。     

等离子体天线及隐身技术

对等离子体天线技术的发展、等离子体的反射特性、吸收特性和等离子体天线的隐身特性进行了讨论，并对等离子体天线的隐身特性设计给出了初步的建议。     

基于软质放电管的等离子体线型天线

用等离子体代替金属制作天线进行信号发射与接收,其应用范围十分广泛,但常规等离子体天线采用硬质玻璃管或石英管构建,易受损且难以改变形状。文中提出采用常用软质真空管结合气体放电,激励电源、馈电、屏蔽、耦合装置等构建等离子体线天线。改变放电功率和天线形状,可使天线的通信频带范围从100 MHz 调节到300 MHz,3 dB 增益带宽最大达100 MHz以上,与相同形状的常规等离子体天线相比,性能相差不大。同时,该天线不仅可以实现阻抗、方向性的动态重构,也能够满足左旋圆极化、右旋圆极化转化的需求。该研究可以为实现与优化可重构等离子体天线、以及在航空、航海等军民融合领域的应用做参考。     

柱形等离子体天线阻抗及辐射特性实验研究

借助天线测试系统,实验研究了柱形等离子体天线的阻抗特性和辐射特性。实验结果发现:该柱形等离子体天线与相同构造和尺寸的金属天线相比,具有较好的宽带阻抗特性;柱形等离子体天线的相对增益在50～260MHz频带范围内与金属天线相差不大;等离子体发射天线相对增益略高于等离子体接收天线。     

m=0角向模表面波等离子体柱天线辐射特性

根据表面波在非磁化等离子体柱中的色散关系,理论计算得到存在电子-中性原子碰撞、径向与轴向等离子体密度非均匀分布条件下m=0角向模表面波波矢实部与虚部随信号频率、等离子体密度的变化关系.然后利用波矢的实部与虚部、等离子体柱天线表面指数分布电流模型、等离子体阻抗,推导得到等离子体柱天线的辐射方向图随信号频率、等离子体密度的变化关系;最大增益、天线辐射阻抗随信号频率的变化关系;天线径向能量辐射随等离子体密度的变化关系.理论计算结果表明等离子体柱天线辐射方向图随信号频率、等离子体密度的改变而变化非常明显,信号频率对最大增益、天线辐射阻抗的影响显著;同时,这些理论计算结果与他人实验实测结果吻合,这对于设计高精度要求的等离子体天线提供了重要的理论参考价值.     

舰载天线辐射场的计算及分布特性研究

对舰载天线辐射场分布特性进行分析,是研究舰船电磁兼容性及工程建设的关键环节。为此,采用FEKO软件建立了舰船及天线的全尺寸仿真模型;基于多层快速多极子理论,给出了舰载天线辐射场的计算公式;以上述研究为基础,分别仿真计算了天线载体、天线频率及天线倾角对辐射场分布的影响规律。研究成果对提高舰载天线电磁兼容适应性具有一定的参考价值。     

Radiation characteristics of a travelling-wave multi-turn† circular loop antenna in compressible electron plasma

The paper is on extension of the authors1 previous work on travelling-wave circular loop and helical antennas immersed in an isotropic compressible electron plasma. In the present, paper the expressions for the electromagnetic and electroacoustic components of the radiation field and of radiation resistance in the case of on electrically largo multi-turn circular loop antenna in plasma having a travelling-wave current distribution are derived, finally, treating the multi-turn loop in vacuum as a particular case of the general results for the same in a plasma medium, expressions for electromagnetic field and radiation resistance have been obtained far different loop sizes and the number of turns in it. It is shown that its field and the radiation resistance, both in plasma and in vacuum, are seriously affected by the number of turns in the loop and under certain conditions much higher values of radiation resistance can be obtained.     

超宽带高功率Vlasov天线设计

主要研究了一种超宽带高功率Vlasov 天线,通过将圆波导端面斜切,改善了天线的辐射性能。进一步,讨论 了该天线的组阵问题,给出了天线阵列的辐射方向性图和回波损耗。此Vlasov 天线具有结构简单,功率容量大,宽频 带的特点,将会在高功率脉冲辐射等领域具有广阔的应用前景。     

Radiation from Linear Resonant Antenna in Weakly Ionized Plasma†

A theoretical study of radiation of electromagnetic and electroacoustic waves in lossy compressible weakly ionized plasma has been made and its dependence on the ratio of source to plasma frequencies has been investigated. A linearized theory is used such that the isotropic electron plasma is regarded as a single fluid continuum. A thin linear resonant antenna is used as the source of radiation and the propagation constant on it is assumed to be the same as in free space. The propagation constant is taken to be complex in plasma for both electromagnetic and electroacoustic waves. Also the effect of electron neutral particle collision is taken into account wherever it is effective. It is shown that propagation is almost unaffected by plasma when source frequencies much higher than the plasma frequency are used. But the effect of plasma on radiation is found to be profound at frequencies smaller than the plasma frequency. General expressions of radiation resistance for both the electromagnetic and eloctroacoustic waves have been obtained and under these conditions the half-wave dipole is treated as a special case. The results deduced for these are found to be in agreement with those wherever obtained earlier.     

等离子体前馈抛物面隐身天线的一体化设计

研究了等离子体前馈抛物面隐身天线一体化设计的关键性问题。根据单反射面天线的经典理论公式设计了金属前馈抛物面天线和等离子体前馈抛物面天线,并利用CST仿真软件计算了它们的辐射特性,分析了影响等离子体前馈抛物面天线辐射和散射性能的关键参数。仿真表明等离子体抛物面隐身天线具有和金属抛物面天线一样的辐射性能,同时由于等离子体产生和消失的可控性,不工作时就只有介质外壳,具有极低的RCS,其在带内和带外的单站RCS缩减程度和带宽均大于以往相关文献的设计。通过对等离子体反射前馈抛物面天线的研究,为今后进一步实验研究和开发等离子隐身天线奠定了理论基础。     

Analysis of a centre-driven antiphase dipole in a warm plasma†

The radiation properties of a thin dipole in a warm plasma, fed with currents in opposite phase, have been theoretically investigated using linearized hydrodynamic theory. Expressions for the far-zone electromagnetic and electroacoustie fields are derived in terms of general propagation constant β. The values of fields and of the radiation resistance are computed using β = β_e and compared with those of a standard dipole. It is found that tho eradiation of the electromagnetic mode is partially suppressed, whereas that of plasma mode remains almost unaltered, suggesting that the antenna could be used for launching electroacoustic waves.     

甚低频系留气球缆绳天线设计实现与效能分析

甚低频系留气球缆绳天线是机动式车载甚低频通信系统的重要组成部分. 该缆绳在作为气球浮空平台系留缆的同时,还需兼具甚低频段电磁波的天线辐射功能. 本文针对甚低频辐射天线的电气特性及物理特性,通过对天线关键参数的计算、不同风速下的缆绳姿态及辐射方向图的设计仿真,在工程上以光电复合系留结构形式进行实现。最终结合理论分析与全系统通信试验数据对甚低频系留气球缆绳天线的辐射效能做出了综合评估,验证了该天线设计的正确性与高效性,为国内甚低频辐射天线的相关研究积累了一定的经验与数据.     

Research on indoor electromagnetic radiation field of multiple antenna system

The complexity of the indoor environment brings great challenges to predict the electromagnetic radiation field of multiple antenna systems. Based on the Finite Difference Time Domain (FDTD) algorithm, using the mobile phone shielding device as the multiple antenna systems example, the mobile phone shielding device??s indoor electromagnetic radiation field is researched by measurment method and simulation method. The effectivity of prediction method is verified by comparing the prediciton results with the measurment results. About 80% of the error can be controlled less than 4 ± dB. The quantitative research has certain guiding significance to the prediction of the multiple antenna systems radio wave propagation.     

表面波放电狭缝天线辐射电磁场的三维数值分析

针对平板型表面波放电等离子体源,建立了表面波放电狭缝天线辐射电磁波模型,对狭缝天线辐射电磁场分布进行了三维数值计算,并与表面波电磁场进行对比分析,讨论了平板型表面波放电机理。结果表明:整个狭缝天线阵激发的电磁场是每个狭缝天线激发电磁场的线性叠加;狭缝天线阵直接激发的电磁场强度在临近波导壁面处很大,并且随着空间距离的增大迅速衰减;狭缝天线阵直接激发和表面波的电场均远大于各自的磁场,分析电、磁场对带电粒子的力作用时可以忽略磁场力的作用;表面波电磁场远大于狭缝天线阵直接辐射的电磁场,强电磁场范围也远大于狭缝天线阵直接激发的强电磁场范围,等离子体有增强电磁场强度、扩大强电磁场范围的作用。