[發明專利]等離子體中電波傳播實驗裝置

有效

• 申請號: 201210254995.5
• 申請日: 2012-07-23
• 公開（公告）號: CN102809700A
• 公開（公告）日: 2012-12-05
• 發明（設計）人: 李小平;楊敏;劉彥明;謝楷;石磊;白博文;高平
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G01R29/08
• 分類號: G01R29/08
• 代理公司: 西安吉盛專利代理有限責任公司 61108
• 代理人: 張培勛

技術領域

本發明屬于電波實驗測試領域，涉及一種等離子體中電波傳播實驗裝置，用于對電磁波在等離子體中的傳播進行實驗測量。

背景技術

等離子體作為一種特殊的色散介質，對電磁波有著獨特的吸收、反射、散射特性，研究電磁波在等離子體中的傳播特性，以及等離子體與電磁波的相互作用是空間飛行器再入、電離層研究、等離子體隱身技術等研究工作的基礎和關鍵內容。一般研究方法有計算機仿真分析和真實等離子體實驗，計算機仿真分析也以真實等離子體實驗為基礎。

目前，研究等離子對電波傳播影響的地面實驗的等離子體產生方式主要分為兩大類，他們都存在以下難以克服發熱缺點：

1、第一類是基于高速氣動原理產生等離子體，以彈道靶和激波管為代表。激波管是試驗氣體被爆炸產生的激波驅動，產生等離子體。這一類方法產生等離子體的物理機理與真實再入體相同，但缺點是試驗時間極短（百微秒級），實驗重復性差。?

2、第二類是人造等離子體，以等離子噴流技術為代表。等離子噴流技術利用微波、電弧等手段電離氣體產生等離子體，再利用高壓氣流將等離子體以高速氣流的形式噴射出來，常用于材料燒蝕試驗，其伴隨的高溫具有破壞性，且難以得到均勻、穩定的厚度和密度。由于存在高溫氣體噴流，只能將天線放置于等離子噴流兩端，無法加入必要的屏蔽措施，難以祛除由于電波繞射引起的測量偏差，造成測量實驗結果比理論計算衰減小，不能完全反映實際等離子體對電波衰減作用，更無法研究等離子體引起的相移作用。

專利文獻《大面積均勻非磁化等離子體產生裝置及方法》（公開號：102361531A）中公開了一種重復性好、誤差低且可持續的大面積均勻非磁化等離子體產生裝置，由于其特殊的設計，預留出電磁波傳播路徑，可作為研究等離子體對電波傳播影響的地面試驗裝置。但若直接應用于電波傳播實驗，將天線放置于放電腔體兩端，仍不可避免電波繞射引起的測量偏差，無法實驗觀察出等離子體對電波的大衰減作用。

發明內容

本發明的目的在于提供一種能祛除電波繞射引起測量誤差的防繞射的等離子體中電波傳播實驗裝置，用于研究多種頻段的電波在等離子體中的傳播。

本發明的目的是這樣實現的，等離子體中電波傳播實驗裝置，其特征是：至少包括大面積均勻非磁化等離子體產生單元，發射天線和防繞射接收單元，大面積均勻非磁化等離子體產生單元通過緊固螺栓連接防繞射接收單元，發射天線與防繞射接收單元的接收天線在同一軸線上，防繞射接收單元用于接受經過到等離子體后的電波信號，屏蔽繞射過等離子體的電波信號。

所述的防繞射接收單元的腔體內有接收天線，腔體通過吸波材料層和金屬屏蔽罩形成內外層吸波屏蔽體，接收天線通過同軸纜與吸波屏蔽體外的電纜接頭連接。

所述的同軸纜的的屏蔽層與金屬屏蔽罩相連接。

所述的電纜接頭采用SMA接頭形式。

所述的發射天線連接信號源，用于向等離子體中發射電磁波，發射天線低頻段采用螺旋天線，高頻段采用點聚焦天線，采用波束匯聚的螺旋天線或點聚焦天線。

所述的金屬屏蔽罩為金屬銅制成，內壁孔徑360mm，外壁直徑380mm，長300mm。

所述的金屬屏蔽罩內壁全部緊貼吸波材料層，吸波材料選為鐵氧體吸波材料。

所述的接受天線采用與發射天線相同的天線形式，正對發射天線，同處于中軸線上。

本發明由于采用了基于低氣壓輝光放電原理的大面積均勻非磁化等離子體產生裝置產生等離子體，且在該裝置的特殊結構的基礎上公開了一種防繞射的電波接受裝置，防止由于電波繞射和泄漏引起的測量偏差，特別適用于研究等離子體對電波傳播的影響。

相比現有的等離子體產生裝置，本裝置具有以下優點：1)等離子體可持續時間長且實驗可重復，理論上不受時間影響。2)采用金屬屏蔽罩和金屬屏蔽環結構，內部貼有吸波材料，可完全隔絕電磁波繞射和泄漏，只接收天線間直射路徑的電波，祛除由于電波繞射和泄漏引起的測量偏差。?

附圖說明

下面結合附圖對本發明作進一步說明：

圖1是等離子體中電波傳播實驗裝置結構示意圖。

圖中：1、大面積均勻非磁化等離子體產生單元；2、發射天線；3、防繞射接收單元；31、金屬屏蔽罩；32、吸波材料層；33、接收天線；34、金屬屏蔽環；35、電纜接頭；36、緊固螺栓；37、同軸纜。

具體實施方式

實施例1