• Українська
  • English
  • Русский
ISSN 2415-3400 (Online)
ISSN 1028-821X (Print)

Планарная плазменная антенна с диэлектрическим покрытием

Артеменко, АМ, Карлов, ВД, Кириченко, ЮВ, Лонин, ЮФ
Organization: 

 

Харковский национальный университет Воздушных Сил имени И. Кожедуба
77/79, ул. Сумская, Харьков, 61023, Украина

E-mail: karlovvd@ukr.net

Национальный научный центр Харьковский физико-технический институт
1, ул. Академическая, Харьков, 61108, Украина 

E-mail: kiryuv51@ukr.net

https://doi.org/10.15407/rej2020.01.050
Язык: украинский
Аннотация: 

 

Предмет и цель работы – вычисление коэффициентов трансформации поверхностной волны в излучение в открытой структуре, состоящей из плоского продольно неоднородного слоя плазмы, расположенного между металлом и слоем диэлектрика, а также вычисление диаграмм направленности.

Методы и методология работы. Использовался метод спектрального разложения поля рассматриваемой открытой структуры по набору функций, определяющих поверхностные и пространственные волны. Выведена система интегральных уравнений для коэффициентов разложения. Эти коэффициенты определяют амплитуды прошедшей, отраженной и рассеянной волн, а также диаграммы направленности излучения. Система уравнений решается в случае быстрого изменения плотности плазмы. Найдены зависимости коэффициентов трансформации энергии в энергию излучения от градиента плотности плазмы для различных величин электрической длины участка неоднородности плазмы, электрической толщины плазменного слоя и толщины диэлектрического покрытия.

Результаты работы. Приведены примеры, когда доля энергии поверхностной волны, которая трансформируется в излучение, достигает 40…45 %. Эта величина растет при увеличении диэлектрической проницаемости диэлектрического покрытия и уменьшается с ростом его толщины. Характерная диаграмма направленности имеет один узкий лепесток, расположенный под острым углом. Положение максимума диаграммы направленности сдвигается к направлению распространения поверхностной волны, а ширина ее уменьшается при увеличении градиента плотности плазмы в конце плазменного столба.

Заключение. Исследована модель планарной плазменной антенны, представляющая собой плоский продольно неоднородный слой плазмы между проводником и диэлектрической пластиной. Показана высокая эффективность преобразования энергии поверхностной волны в излучение, направленное в основном под острыми углами.

Ключевые слова: диаграмма направленности, излучение, метод спектрального разложения, планарная плазменная антенна, поверхностные волны

Статья поступила в редакцию 05.06.2019
PACS 52.40.Fd; 52.75.-d​
УДК 533.9...15, 621.396.67
Radiofiz. elektron. 2020, 25(1): 50-59
Полный текст (PDF)
 

References: 
  1. Rayner J.P., Whichello A.P., Cheetham A.D. Physical characteristics of plasma antennas. IEEE Trans. Plasma Sci. 2004. Vol. 32, Iss. 1. P. 269–281. DOI: 10.1109/TPS.2004.826019.
  2. 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. C. 423–435.
  3. Шевченко В.В. Плавные переходы в открытых волноводах. Введение в теорию. Москва: Наука, 1969. 192 с.
  4. Kirichenko Yu.V. Radiation from a plasma layer with a strong longitudinal irregularity. J. Commun. Technol. El. 2017. Vol. 62, N 12. P. 1215–1223. DOI: 10.1134/S1064226917110079.
  5. Kirichenko Yu.V. Cylindrical plasma antenna with large longitudinal density irregularity. J. Commun. Technol. El. 2018. Vol. 63, N 5. P. 433–441. DOI: 10.1134/S1064226918050042.
  6. Артеменко А.Н., Карлов В.Д., Кириченко Ю.В. Теоретические основы плазменных антенн бегущей волны. Монография. Харьков: ООО «ДИСА ПЛЮС», 2018. 194 с.
  7. Уолтер К. Антенны бегущей волны. Пер. с англ. А.Д. Иванова. Москва: Энергия, 1970. 449 р.