[发明专利]一种利用光-电时差测量等离子体天线开启时间的方法

说明书

技术领域

本发明属于气体放电与无线通讯应用技术领域，涉及一种测量放电等离子体天线开启时间的方法，尤其是一种利用光-电时差测量等离子体天线开启时间的方法。

背景技术

现代化军事战争对武器装备的要求越来越高，其中以打击精度高、生存能力强最为重要。要满足武器装备具有强大的生存能力，就需要有先进的隐身技术作为支持，而现有的隐身技术均无法实现通讯天线的隐身，原因是传统金属天线存在很大的雷达散射截面（RCS）。

等离子体是由大量的相互作用的电子、离子、中性粒子和自由基等组成的且在宏观上表现为近似电中性的非凝聚体系，具有导电、发光、发热和化学等特性，气体放电是人工产生等离子体最有效的方法。随着等离子体科学技术的不断进步，由气体放电产生的等离子体应用也逐渐深入到了军事通信领域。等离子体天线就是依据等离子体的导电特性用气体放电产生的等离子体代替金属进行电磁波发射和接收的一种射频天线。当开启等离子体天线激励电源时，放电管中产生的等离子体在一定条件下可以作为通讯天线发射和接收电磁波，而当不需要通讯天线工作时，则可关闭等离子体天线激励电源，等离子体天线就成为绝缘的非金属管，雷达探测信号能直接穿过绝缘管而不被反射，因此大大降低了等离子体天线雷达散射截面（RCS），等离子体天线隐身得以实现。

等离子体天线的建立速度是影响军用通讯天线性能的重要因素，目前还没有统一的评价和测量方法。如果能对等离子体天线的建立时间加以测量，无疑对等离子体天线的研制和技术发展极其有益。等离子体天线开启时间是指从开启等离子体天线激励电源时刻起，到气体放电管内建立稳定的放电等离子体时刻止的时间段，它反映了放电等离子体天线工作状态与非工作状态之间转换的快慢程度，也反映了等离子体天线建立与隐身转换的快慢程度。开启时间越短，等离子体天线建立速度就越快，越有利于武器装备形成战斗力。因此，等离子体天线的开启时间是评价放电等离子体天线性能的重要指标之一，对等离子体天线开启时间进行测量非常重要。目前，国内外对等离子体天线开关时间的报道，多数是将激励电源脉冲信号的上升、下降时间误认为是等离子体天线的开、关时间，它仅仅反映了激励信号本身产生所需要的时间，并未考虑开启激励电源时刻与气体放电管响应并产生稳定等离子体的时间延迟。在国外，一些研究者在放电管内设置金属探针，利用探针信号和等离子体气体放电管激励电压信号时间差测量等离子体天线的开启时间，但施加金属探针必然会影响等离子体放电状态，影响等离子体天线的通讯性能，且等离子体天线收发的射频信号也会对探针信号造成影响，影响测量结果的准确性。因此，建立一种准确、实时、无扰动的测量方法来测量等离子体天线的开启时间非常重要。

本发明依据等离子体受激发光的技术原理，利用原位光谱探测技术将放电等离子体发射的光信号转换为具有相同时间特征的电信号，并将该电信号建立的初始时刻与等离子体天线激励电源电压信号施加时刻比较，进而利用光信号与激励电压信号的时间差获得等离子体天线的开启时间。该方法避免了探针测量等离子体天线开启时间方法对放电等离子体和通讯信号的交互干扰，实现了准确、实时、无扰动测量，提高了等离子体天线开启时间的测量精度，为等离子体天线的研究和发展提供了一种新的测量方法和评价参量。

发明内容

本发明克服了现有等离子体天线开启时间测量方法的不足，提供了一种利用光-电时差测量等离子体天线开启时间的方法。本发明利用原位光谱探测技术将等离子体发射的光信号转换为具有相同时间特征的电信号，并将该电信号建立的初始时刻与等离子体天线激励电源电压信号施加时刻比较，进而利用光信号与激励电压信号的时间差获得等离子体天线的开启时间。

本发明的技术方案是：