等离子体天线原理与设计

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1、万方数据第34卷第4期2012年4月现代雷达ModemRadarV01．34No．4Apr．2012·天馈伺系统·中图分类号：TN82文献标志码：A文章编号：1004—7859{2012}04—0059一04等离子体天线原理与设计吴戈雯1，梁志伟2(1．杭州职业技术学院，杭州310018；2．南京电子技术研究所，南京210039)摘要：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

2、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。关键词：等离子体天线；重构天线；隐身PrincipleandDesignofPlasmaAntennasWUGe．minl．LIANGZhi．wei。(1．HangzhouVocational＆TechnicalCollege，Hangzhou310018，China)(2．NanjingResearchInstituteofElectronicsTechnology，Nanjing210039，China)Abstract：Theadvantageofradarste

3、alth，dynamicreconfigurationandultrawidebandwidthbringsgreatprospectofmilitaryappli-cationsonmultifunctionradarandelectroniccountermeasure．Plasmaantennasincludeplasmacolumndielectricantennaandplas—mamirrorantenna．Thedesignofplasmacolumnantennasystemisrealizedbasedonthepropagationcharacteri

4、sticsofsurfacewaveinplasma．Andthedesignofplasmamirrorantennasystemisrealizedbasedonthemicrowavereflectioncharacteristicsonplasma．Thedetailedanalysisoffundamentaltheoryandconfigurationofplasmaantennasprovideshelpfultheoreticalandtechnologicalpreparationsforthefurtherapplicationonplasmaante

5、nna．Keywords：plasmaantenna；reconfigurationantenna；stealth0引言天线是无线电通信收发系统中不可缺少的重要组成部分，随着雷达、通信技术的发展，对天线提出了许多新的特殊要求，包括天线的自重构性、隐身性、超宽带以及抗干扰等诸多要求。基于现代战争对天线技术的上述要求，等离子体天线技术已经引起国内外雷达隐身、电子对抗、通信等行业专家的广泛关注。在国外的相关研究报告、专利和论文中对等离子体天线技术给予了极高的评价，将其冠以“具有高度创新的技术”。等离子体天线是采用等离子体代替金属辐射和反射电磁波的天线，其具有许多不同于传统金属天

6、线的特性，如可消除高速载波脉冲的振铃效应、实现天线电参数的动态重构等，特别是等离子体天线的快速开关特性，可以实现天线彻底的隐身性能，具有广阔的军事应用前景¨。o。等离子体是由大量的自由电子、离子和中性粒子组成，且在宏观上表现为近似电中性的非凝聚态。在通信作者：梁志伟Email：davidliang2008@126．tom收稿日期：2011-12-05修订日期：2012-02-17作为等离子体天线应用时，既可以通过等离子体良好的导电性能，电磁波以表面波形式沿等离子体表面传播并且辐射到自由空间；也可以利用等离子体反射电磁波的能力，设计成等离子体反射面天线。因此，等离子体天线主

7、要分为柱形等离子体电介质天线和等离子体反射面天线2种形式，前者为有源辐射器，主要应用于短波／超短波通信；后者为无源反射器，主要应用于大功率超宽带脉冲雷达H。5J。等离子体天线研究的主要内容包括辐射理论、计算电磁学仿真以及物理实验。目前国内外对等离子体天线的研究主要是针对不同等离子体参数条件等离子体的色散关系、天线电性能的理论和仿真研究，而对等离子体天线的系统设计研究则相对较少。研究等离子体天线系统可实现采用物理实验方法对等离子体天线的具体物理参数进行测量分析，建立等离子体天线应用的技术初步基础。1柱形等离子体电介质天线1．1基