[发明专利]一种十字交叉振子等离子体天线

说明书

一种十字交叉振子等离子体天线，包含：天线振子阵列组件，其包含四个天线振子，每相邻两个天线振子相互垂直，相对的两个天线振子组成半波对称振子组；等离子体激励组件，其连接天线振子阵列组件中的天线振子，用以产生高密度等离子体并维持天线振子的工作；相移组件，其连接天线振子阵列组件，用于实现十字交叉振子等离子体天线在线极化与圆极化之间的快速转化。本发明实现了水平极化、垂直极化、左旋圆极化与右旋圆极化之间的转变，提升了多种极化信号处理能力，扩大了天线可调范围，既避免了柔性天线的结构的复杂性，也可实现扩展天线的可重构性。

技术领域

本发明涉及气体放电与无线通讯技术领域，尤其涉及一种十字交叉振子等离子体天线。

背景技术

等离子体是由大量带负电的自由电子、带正电的离子组成的宏观上呈现电中性的非凝聚系统。等离子体天线是指使用被电离的气体作为电磁能量传导介质的天线，其基本原理是利用等离子体替代金属用于无线电信号的发射与接收。科学技术的不断进步使得等离子体在国民经济中的应用越来越广泛，等离子体天线、等离子体减阻、滤波是研究热点。等离子体天线是利用等离子体代替金属天线元进行通信的射频天线。由于等离子体特殊的性质，等离子体天线具有隐身性能、质量轻、可重构性、互耦效应低等优点。

目前，国外对等离子天线的研究有：Rayner等人做了一个实验来检验等离子体天线的激发，使用氩表面波在500MHz放电工作，射频功率高达120W。结果证实等离子体天线产生的噪声在10到250MHz是可以成功被测量的，并且天线长度随施加功率平方根的增大而增大。Moisan团队通过构建实验平台，探讨了等离子体表面波功率与放电功率、气压、电磁波频率、放电管直径和管壁厚度的关系。Anderson和Alexeff成功演示了等离子体天线在发射和接收模式下的操作。Kumar和Bora研究了等离子体柱的不同离子体结构的天线特性，以用作可重构等离子体天线。通过改变操作参数，可以将单个等离子体天线变换成多个天线元件，然后将它们布置成不同的系列等。

传统的天线重构性太小，即调节电压功率天线性能可变性差，无法实现线极化和圆极化的快速转变。柔性等离子天线虽然克服了这些问题，但是需要机械转动，且结构复杂，造成了使用的不便。此外，传统天线由于等离子天线通过控制等离子体的形态和强度等参数可以对天线带宽、频率、增益和方向性等特性进行动态的重构。与传统的天线相比，等离子体天线其效率将更高、重量更轻、体积更小、尺寸更短、带宽更宽、在外型和流体力学方面更具隐蔽性，很多国家都开展了等离子天线军事方面的研究，其重要科研及应用前景广阔。

发明内容

本发明提供一种十字交叉振子等离子体天线，实现了水平极化、垂直极化、左旋圆极化与右旋圆极化之间的转变，提升了多种极化信号处理能力，扩大了天线可调范围，既避免了柔性天线的结构的复杂性，也可实现扩展天线的可重构性。

为了达到上述目的，本发明提供一种十字交叉振子等离子体天线，包含：

天线振子阵列组件，其包含四个天线振子，每相邻两个天线振子相互垂直，相对的两个天线振子组成半波对称振子组；

等离子体激励组件，其连接天线振子阵列组件中的天线振子，用以产生高密度等离子体并维持天线振子的工作；

相移组件，其连接天线振子阵列组件，用于实现十字交叉振子等离子体天线在线极化与圆极化之间的快速转化。

所述的天线振子阵列组件中的每一个天线振子都包含：

等离子体放电管，其充当等离子体天线振子的约束腔体；

信号耦合套筒，其连接在等离子体放电管的一端。

所述的等离子体放电管由硬质玻璃管或石英管制成，或者由硅材料的柔性耐高压软管制成。

所述的等离子体激励组件包含：

等离子体激励源；