專利名稱：等離子體窗口定向天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于通信技術(shù)領(lǐng)域的天線，尤其是 一種等離子體 窗口定向天線。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的天線通常由金屬材料作為導(dǎo)電體，傳導(dǎo)電流發(fā)射或接收電
磁波，這就出現(xiàn)許多問(wèn)題首先，金屬天線對(duì)電磁波有著很強(qiáng)的散射 作用，有著較大的雷達(dá)散射截面，隱身性能差。其次，以金屬作為導(dǎo) 體的天線一旦尺寸確定，工作頻率也就確定了，為了獲得不同的工作 頻率必須改變天線的尺寸，所以可重構(gòu)性能很差。再次，金屬天線存 在"振鈴"問(wèn)題，即在切斷激勵(lì)信號(hào)以后，發(fā)射信號(hào)知道振動(dòng)結(jié)東后 才完全消失，天線單元之間的干擾較大。
近年來(lái)又出現(xiàn)了 一種等離子體天線，例如文獻(xiàn)l， "Physical Characteristics of Plasma Antennas," IEEE Transactions on Plasma Science ， Vol. ， 32, NO. 1， pp. 269—281， Feb 2004;文獻(xiàn)2 , "Applications of Plasma Columns to Radiofrequency Antennas,，， Applied Physics Letters, Vol. 74， NO. 22， pp. 3272-3274， May 1999。 上述文獻(xiàn)中的等離子天線由一個(gè)密封有惰性氣體的玻璃管和激勵(lì)裝置構(gòu)成。利用激勵(lì)起來(lái)的表面波使玻璃管內(nèi)惰性氣體電離產(chǎn)生等離 子體，由于等離子體具有導(dǎo)電性所以可作為天線的導(dǎo)電體輻射或者
接收電磁波。該天線在入射雷達(dá)波頻率高于等離子體頻率時(shí)，等離 子體對(duì)雷達(dá)波的反射很小，所以具有較好的隱身特性。通過(guò)控制激
勵(lì)源的功率可以控制等離子體的長(zhǎng)度，從而使等離子體天線具有很 好的可重構(gòu)性。發(fā)送完載波以后關(guān)斷等離子體天線，管內(nèi)氣體就迅 速恢復(fù)到正常的絕緣狀態(tài)，不再對(duì)外輻射能量，從而進(jìn)一步減少了 不被敵雷達(dá)截獲的概率，同樣實(shí)現(xiàn)了隱身，同時(shí)不存在"振鈴"問(wèn) 題，大大減少了天線單元之間的串?dāng)_。
上述等離子體天線，定向性較差，從而天線輻射功率利用率較低， 不能實(shí)現(xiàn)輻射方向的智能控制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種等離子體窗口定向天線，該天線能夠?qū)崿F(xiàn)輻射方 向的智能控制，定向性好。
本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是 一種等離子體窗口定向天線，其特
征在于包括位于中心的天線單元，它由充有惰性氣體的密閉玻璃管 組成，密閉玻璃管上裝有信號(hào)耦合裝置，所述信號(hào)耦合裝置與射頻信 號(hào)源相連。包括包圍在天線單元四周的若干包層單元，每個(gè)包層單元 都由充有惰性氣體的密閉玻璃管組成。天線單元和每個(gè)包層單元的密 閉玻璃管上均安裝有使管內(nèi)氣體電離而產(chǎn)生等離子體的射頻激勵(lì)裝 置，所述射頻激勵(lì)裝置與用于調(diào)節(jié)其輸出功率從而調(diào)節(jié)管內(nèi)等離子體的頻率的激勵(lì)控制裝置相連接。天線工作時(shí)，天線單元和所有包層單 元均被射頻激勵(lì)裝置所激勵(lì)；當(dāng)某一包層單元中等離子體的頻率低于 天線單元輻射電磁波的頻率時(shí)，即形成窗口，電磁波從該方向上傳播
出去；某一角度上等離子體頻率低于天線單元輻射電磁波頻率的包層
單元數(shù)決定了窗口的大小。
本發(fā)明與普通等離子天線相比其有益效果是，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單易行，能 夠智能控制所開(kāi)窗口的方向和大小，靈敏度高，定向性好，天線輻射 功率利用率高。


圖l是本發(fā)明的俯視結(jié)構(gòu)圖。
圖2是本發(fā)明的剖面結(jié)構(gòu)圖。
圖中標(biāo)號(hào)名稱1、天線單元，2、包層單元，3、惰性氣體，4、 射頻激勵(lì)裝置，5、信號(hào)耦合裝置，6、激勵(lì)控制裝置，7、射頻信號(hào) 源。
具體實(shí)施例方式
如圖所示，本發(fā)明包括用作天線單元1的中心密閉玻璃管、作為 包層單元2的包層密閉玻璃管、惰性氣體3、射頻激勵(lì)裝置4、信號(hào) 耦合裝置5、激勵(lì)控制裝置6和射頻信號(hào)源7。用作天線單元的密閉 管l位于中心，包層密閉管2靠近中心密閉管l且將其嚴(yán)密包圍起來(lái)。
天線單元1和包層單元2的密閉玻璃管中充滿低壓惰性氣體3，用于電離產(chǎn)生等離子體。
天線用于輻射時(shí)，所有密閉管都被射頻激勵(lì)裝置4所激勵(lì)，管內(nèi)
氣體3電離產(chǎn)生等離子體。通過(guò)激勵(lì)控制裝置6可以調(diào)節(jié)射頻激勵(lì)裝 置4的輸出功率，從而調(diào)節(jié)管內(nèi)等離子體的頻率。由于等離子體具有 高通特性，如果包層單元密閉管中等離子體的頻率高于天線單元所輻 射電磁波的頻率，那么電磁波將會(huì)被束縛在包層單元2以內(nèi)無(wú)法向外 界傳播，相反的，如果包層單元2中等離子體頻率低于天線單元1所 輻射電磁波的頻率，電磁波就可以通過(guò)包層單元2輻射出去。
激勵(lì)控制裝置6控制某一包層單元2上所加射頻功率的大小就可 以使該方向上密閉管內(nèi)等離子體頻率低于天線單元1輻射的電磁波 的頻率，從而使電磁波能夠從該方向傳播出去，相當(dāng)于在此處開(kāi)了一 個(gè)窗口。
如果控制某一角度上若干根包層管中等離子體頻率低于天線單 元輻射電磁波的頻率時(shí)，就可以控制窗口的大小。
通過(guò)調(diào)節(jié)與窗口相對(duì)的包層密閉管2中的等離子體頻率，使其高于 天線單元輻射電磁波的頻率，從而使電磁波被反射，就能夠抑制天線 方向圖副瓣，提高天線的增益，進(jìn)一步提高定向性。 當(dāng)?shù)入x子體天線單元作為接收天線時(shí)可以得出同樣的結(jié)論。
權(quán)利要求
1、一種等離子體窗口定向天線，其特征在于包括位于中心的天線單元(1)，它由充有惰性氣體(3)的密閉玻璃管組成，密閉玻璃管上裝有信號(hào)耦合裝置(5)，所述信號(hào)耦合裝置(5)與射頻信號(hào)源(7)相連；包括包圍在天線單元(1)四周的若干包層單元(2)，每個(gè)包層單元(2)都由充有惰性氣體(3)的密閉玻璃管組成；天線單元(1)和每個(gè)包層單元(2)的密閉玻璃管上均安裝有使管內(nèi)氣體電離而產(chǎn)生等離子體的射頻激勵(lì)裝置(4)，所述射頻激勵(lì)裝置(4)與用于調(diào)節(jié)其輸出功率從而調(diào)節(jié)管內(nèi)等離子體的頻率的激勵(lì)控制裝置(6)相連接；天線工作時(shí)，天線單元(1)和所有包層單元(2)均被射頻激勵(lì)裝置(4)所激勵(lì)；當(dāng)某一包層單元(2)中等離子體的頻率低于天線單元(1)輻射電磁波的頻率時(shí)，即形成窗口，電磁波從該方向上傳播出去；某一角度上等離子體頻率低于天線單元輻射電磁波頻率的包層單元數(shù)決定了窗口的大小。
全文摘要
一種等離子體窗口定向天線，屬于天線技術(shù)領(lǐng)域。其特征在于包括位于中心的天線單元，包括包圍在天線單元四周的若干包層單元；當(dāng)某一包層單元中等離子體的頻率低于天線單元輻射電磁波的頻率時(shí)，即形成窗口，電磁波從該方向上傳播出去；某一角度上等離子體頻率低于天線單元輻射電磁波頻率的包層單元數(shù)決定了窗口的大小。該天線能夠智能控制所開(kāi)窗口的方向和大小，定向性好。
文檔編號(hào)H01Q1/22GK101286586SQ20081012388
公開(kāi)日2008年10月15日 申請(qǐng)日期2008年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月27日
發(fā)明者劉少斌, 尹昌剛 申請(qǐng)人:南京航空航天大學(xué)