等离子体天线的基本原理及其构成

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1、万方数据电子科技2008年第21卷第5期等离子体天线的基本原理及其构成．黄雪峰，睬斌，汪家友(讴安电子科技大学微电子学院，陕题露安710071)摘要等离子箨天线可有效降低雷逸散射藏交，提高天线赡稳身注能。文审研究了表辩波誊等离誓俸中传播的色散美系，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。关键词表萄波；等离子俸天线；色散；基本源理中圈分类号TN827+．9文献标识码A文章编号1007—7820(2008》05—033一04TheBasicp娜ncipieandS

2、tructureofPlasmaAntennaHuangXuefeng，ChenBin，WangJiayou(SchoolofMicroelectronics，XidianUniversity，Xi’她710071，China)AbstractTheradarcrosssectioncanbereducedeffectivelybyusingtheplasmaantennawhichcanim-provetheperformanceofstealth．Dispersionofthesurfacewavealongtheplasmaante

3、nnaisstudied．Thebasicprincipleoftheplasmaantennaexcitedbythesurfacewaveandexperimentalarrangementarealsoanalyzed．Fi—nally，thekeytechnology，apphcationprospectandrP垮eal'ehstatusarediscussed。Keywordssurfacewave；plasmaantenna；dispersion；basicprinciple通常，等离俸天线包括两种类型：一类是指利用等离子体

4、的电磁波放射特性，构成一个电磁波的反射面，如同通常意义上利用金属构成的面天线反射面。等离子体气体在一定条件下就像导体一样可以导电，且可以发射耱接收无线电信号。第二类等离子体天线就是将等离子发生器放电管作为天线元件。通电时，管内的惰性气体电离并成为导体，可发射和接收电磁渡信号；断电时，成为绝缘体，不会反射电磁波。因此，等离子体天线不同于传统意义上的金属天线。文中探讨了表面波在等离子体中的传播色散关系，等离子体天线的形成梳理，实验方案，并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。收稿日期：2007．09．13作者篱俞：黄雪峰(19

5、83一)，男，硕士研宛生。研究方向：等离子天线。1表面波在等离子体中传播的色散关系等离子体中波的特性与相对介电常数占，具有非常密切的关系‘1捌，其相对介电常数岛和等离子体频率‰南式(1)和式(2)给赢∥卜南(1)啦=羼(2)其中秽为等离子体中电子和中性粒子的碰撞频率，秕为等离予体密度，m为人射波的频率。对低温等离子体，可以假设碰撞频率秽=0，则28r：1一生2。∞当等离子体形成后，可以通过外部激励射频信号耦合迸等离子体，该信号在等离子中仍以表甭波的形式传播。对均匀等离子体，潞等离子体柱的表面波的波矢k由式(3)得到p，4J。33万方数据等

6、离子体天线的基本原理及其构成岛7"o，l(巧·a)％(％·a)+IKl(7"o·a)10(I·a)(3)其中酢为等离子体褶对分电常数，《=矿一秽，焉，焉=∥一瑶，而，(·)和K(·)分别为第一、二类修正贝塞尔函数：a为等离子体柱的半径，

7、8为等离子体的波矢，K0=a，／c为自由空间的波矢。圈1为利用式(3)得出的口的实部和虚部(在图中以波数隽单位)随∞如。的变化曲线，对应的表面波频率为30MHz，a=O．0125m，而等离子体碰撞频率为影；1GHz。O．11．010．0Wavouector／rad·m’1图1表面波在等离子体中的色散关系从

8、图1中可以看出，当纵轴刎么。较小时，岛

9、率，就可以达潮吸收探测电磁波，减少反射波的隐身目的。同时，利用改变等离子体浓度可敬达到控制发射天线的辐麓方向圈戆目的。为了实现利用等离子体天线收发频率较高的电磁波信号，必须增大等离子体密度。2