Плазменно-диэлектрическая антенна бегущей волны

Автор(и)

  • Артур Николаевич Артеменко Министерство обороны Украины, Україна
  • Владимир Дмитриевич Карлов Харьковский национальный университет Воздушных Сил им. Ивана Кожедуба, Україна
  • Юрий Васильевич Кириченко Национальный научный центр "Харьковский физико-технический институт", Україна
  • Юрий Федорович Лонин Национальный научный центр "Харьковский физико-технический институт", Україна

DOI:

https://doi.org/10.20535/S0021347019110049

Ключові слова:

плазменная антенна бегущей волны, линейная антенна, ограниченная плазма, диаграмма направленности, СВЧ-излучение, поверхностная волна

Анотація

В работе исследована эффективность преобразования поверхностной волны в излучение в продольно неоднородном плазменном цилиндре. Плазма ограничена диэлектрической оболочкой конечной толщины. Используется метод спектрального разложения поля по набору функций, включающему в себя поверхностные и пространственные волны плазменного цилиндра с диэлектрической оболочкой. Получена система интегро-дифференциальных уравнений для коэффициентов разложения, которые определяют амплитуды прошедшей, отраженной и рассеянной волн, а также диаграммы направленности (ДН). Система уравнений решается для сильного продольного изменения плотности плазмы. Вычислены зависимости коэффициентов трансформации энергии поверхностной волны от градиента плотности плазмы, электрической длины участка неоднородности плазмы, электрического радиуса плазменного цилиндра, диэлектрической проницаемости и толщины диэлектрика. Доля энергии поверхностной волны, которая трансформируется в излучение под острыми углами, может составлять 35%. ДН являются остронаправленными и имеют один лепесток. Максимум излучения приходится на угол в несколько градусов по отношению к направлению распространения поверхностной волны. Ширина лепестка уменьшается, а его положение сдвигается к 0° при увеличении градиента плотности плазмы. Исследовано влияние свойств диэлектрика на характеристики излучения.

Посилання

Rayner, J. P.; Whichello, A. P.; Cheetman, A. D. “Physical characteristics of plasma antennas,” IEEE Trans. Plasma Science, Vol. 32, No. 1, p. 269–281, 2004. DOI: https://doi.org/10.1109/tps.2004.826019.

Истомин, Е. Н.; Карфидов, Д. М.; Минаев, И. М.; Рухадзе, А. А.; Тараканов, B. П.; Сергейчев, К. Ф.; Трефилов, А. Ю. “Плазменный несимметричный вибратор с возбуждением поверхностной волной,” Физика плазмы, Т. 32, № 5, С. 423–435, 2006. URI: https://elibrary.ru/item.asp?id=9221597.

Derendyaev, D. N. “Radiation of a travelling-wave antenna in plasma in the whistler frequency band,” J. Commun. Technol. Electronics, Vol. 62, No. 4, p. 337-345, 2017. DOI: https://doi.org/10.1134/S1064226917040040.

Bogachev, N. N.; Bogdankevich, I. L.; Gusein-zade, N. G.; Rukhadze, A. A. “Surface wave and linear operating mode of a plasma antenna,” Plasma Phys. Rep., Vol. 41, No. 10, p. 792-798, 2015. DOI: https://doi.org/10.1134/S1063780X15100037.

Шевченко, В. В. Плавные переходы в открытых волноводах. Введение в теорию. М.: Наука, 1969, 191 с.

Kirichenko, Yu. V. “Radiation from a plasma layer with a strong longitudinal irregularity,” J. Commun. Technol. Electronics, Vol. 62, No. 12, p. 1215-1223, 2017. DOI: https://doi.org/10.1134/S1064226917110079.

Kirichenko, Yu. V. “Cylindrical plasma antenna with large longitudinal density irregularity,” J. Commun. Technol. Electronics, Vol. 63, No. 5, p. 438-445, 2018. DOI: https://doi.org/10.1134/S1064226918050042.

Кириченко, Ю. В.; Лонин, Ю. Ф.; Онищенко, И. Н. “Плазменная антенна бегущей волны,” Известия вузов. Радиоэлектроника, Т. 54, № 11, С. 35–39, 2011. DOI: https://doi.org/10.20535/s0021347011110057.

Кириченко, Ю. В.; Лонин, Ю. Ф.; Онищенко, И. Н. “СВЧ излучение цилиндрического плазменного столба,” Известия вузов. Радиоэлектроника, Т. 57, № 10, С. 54–60, 2014. DOI: https://doi.org/10.20535/s0021347014100069.

Уолтер, К. Антенны бегущей волны. М: Энергия. 1970, 525 с.

Anderson, T. Plasma Antennas. Norwood Artech House, 2011. 203 p.

Опубліковано

2019-11-24

Як цитувати

Артеменко, А. Н., Карлов, В. Д., Кириченко, Ю. В., & Лонин, Ю. Ф. (2019). Плазменно-диэлектрическая антенна бегущей волны. Вісті вищих учбових закладів. Радіоелектроніка, 62(11), 688–697. https://doi.org/10.20535/S0021347019110049

Номер

Розділ

Оригінальні статті