等离子体阵列天线与其排布方式的研究

发布时间：2020-09-16 14:26

　　随着通信领域的迅猛发展,对天线的性能提出了越来越高的要求。等离子体天线因其相对于金属天线的可重构性和低耦合、体积小、质量轻等优点,以及巨大的潜在应用空间,而在民用、商业和现代工业等方面受到广泛关注。工作于太赫兹频段的等离子体天线因集太赫兹频段传输数据量大的特点和等离子体天线的优点于一身,而逐渐进入人们的视野。首先介绍了等离子体天线的研究背景和现状及意义,然后阐述了等离子体的基本性质、产生方法,以及电磁波在其中的传播特性。研究分析了等离子体单极天线,并同相同尺寸的金属天线做了对比,发现当等离子体振荡频率远大于碰撞频率时,等离子体表现得就越像金属,两者性能就越接近。等离子体振荡频率越高,天线性能越好;等离子体碰撞频率越高,天线性能越差;玻璃管的厚度越薄,天线性能越佳。接下来,在此基础上,研究了四元和六元的等离子体天线阵列,发现:等离子体处于激发状态但天线未添加激励时,该单元可看做反射导体;天线单元数的增加会导致互耦加大,使得阵子单元的增益降低;改变阵列上某一单元阵子的等离子体参数,天线的辐射方向图也会发生相应的改变,可以实现在与天线轴向垂直的平面内的全向扫描。在等离子体天线的基础上提出了新型等离子体-金属混合八木天线,并将反射振子替换为夹直角反射板。根据等离子体天线及八木天线设计理论,设计了该天线的结构并初步确定了其结构参数。通过电磁仿真研究了不同天线-顶点间距情况下天线的回波损耗、增益、电压驻波比和辐射方向图,最终实现了结构参数优化。与不带反射板的天线的对比结果表明,该结构具有更高的增益与更优的前后比。
【学位单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TN820
【部分图文】：

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图 1.1 等离子体天线装置示意图[2]Fig 1.1 Schematic diagram of plasma antenna device究现状究现状rson 率先提出等离子体天线的概念以来，国内外众多研线相关方面的课题[14]。从 1990 年开始，美国海军实验波段的天线，并且开展了长期且系统的研究，主要包括离子体参数以此改变天线的辐射能力，从而使得天线（2）将传统的导体反射面中的金属导体板用等离子体初，美国休斯实验室将一个长 13 cm 的金属微波反射器器替换，研究表明在 4-14 GHz 范围内，雷达散射截面信号强度与原来的回波信号强度相比，衰减了 99%，1998 年，田纳西大学开发出了一种双电极的 U 形等离用作为天线，且具有隐身功能，其装置如图 1.2 所示。

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主要应用其超导特性、隐身性来使飞机和舰船更束方向的灵活性，使得它在跟踪导弹的速度上要比国立大学开发了一种等离子体单极隐身天线[19-20]，表面波驱动的，天线装置如图 1.3 所示。该天线是击的空心玻璃管以及底部的金属电极构成，管内充天线工作时，射频功率会通过玻璃管底部的金属电性气体的电离，电信号会以表面波的形式一边传播等离子体，此时玻璃管内部整体呈现出良好的导电等离子体的这种表面波激励方式，延长了等离子体，降低了对等离子体的干扰，在现如今的等离子体地位。俄罗斯克尔德什研究中心根据等离子体的隐可以使得飞机被雷达探测到的概率极大地降低，几变飞机的外形，是通过覆盖一种特殊的等离子体鞘射来的探测信号进行吸收和折射，从而偏离预定的

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【参考文献】