[發明專利]一種基于等離子體天線的電離腔體的制備方法

有效

• 申請號: 201811245064.2
• 申請日: 2018-10-24
• 公開（公告）號: CN109168244B
• 公開（公告）日: 2021-03-09
• 發明（設計）人: 孫簡;陳濤;謝義方;吳逢時;孫海龍;梁志偉;鑒福升;王乃全;董偉;羅靜;羅福山;張華偉
• 申請（專利權）人: 中國科學院國家空間科學中心
• 主分類號: H05H1/46
• 分類號: H05H1/46
• 代理公司: 北京方安思達知識產權代理有限公司 11472
• 代理人: 陳琳琳;王宇楊

本發明涉及一種基于等離子體天線的電離腔體的制備方法，等離子天線包括：耦合腔體(2)和電離腔體(1)；所述電離腔體(1)是容納有低壓惰性氣體的兩端封閉的空心柱狀的絕緣介質腔體；耦合腔體(2)是用于固定電離腔體(1)；其包括：步驟1)獲取電離腔體的幾何參數；所述幾何參數包括：電離腔體的內徑，電離腔體的外壁厚度、電離腔體的長度；步驟2)獲取電離腔體內填充的惰性氣體的氣體參數；所述氣體參數包括：惰性氣體的氣體壓強和氣體種類；步驟3)獲取電離腔體的射頻參數；所述射頻參數包括：激勵功率和信號頻率；步驟4)根據步驟1)?步驟3)獲得的幾何參數、氣體參數、射頻參數，獲得電離腔體。

技術領域

本發明屬于等離子體天線技術領域，具體涉及一種基于等離子體天線的電離腔體的制備方法。

背景技術

等離子體天線技術是通過電離封閉在介質腔體中的惰性氣體產生高密度的等離子體，利用等離子體的導電性來模擬金屬天線。

等離子體天線的原理雖然并不復雜，而且也比較容易做出原理樣機。但是，根據等離子體天線基本原理做出來的原理樣機通常增益非常低，通常比金屬天線低20分貝以上，不具有實用價值。因為天線最基本的性能是增益，即使在阻抗匹配的前提下，等離子體天線的增益也很難實現與普通金屬天線相同或者相近的水平。因此，雖然經過多年的研究，等離子體天線至今沒有得到實際應用。

針對等離子體天線的增益問題，是等離子體天線研制過程中的第一個主要技術瓶頸，只有實現了與金屬天線相似的理想增益性能，才能稱之為真正合格的等離子體天線。而現有技術中，等離子體天線的增益性能取決于電離腔體(1)，只有具有合適設計參數(配方)的電離腔體，才有可能實現理想的等離子體天線增益；因此，為了使等離子體天線的增益達到與金屬天線相同的增益，關鍵是滿足合適的介質電離腔體設計參數。但是，現有技術中并沒有公開如何制備一個合適的介質電離腔體，且現有技術中的等離子體天線的增益無法達到和金屬天線相同的增益。目前，以往國內外公開發表的等離子體天線電離腔體設計往往只是定性的說明，而且由于等離子體相關理論的復雜性也難以進行定量的分析或者計算。

發明內容

本發明的目的在于，為解決現有等離子體天線增益性能差，無法達到和金屬天線相同的增益的缺陷，本發明提出了一種基于等離子體天線的電離腔體的制備方法，能夠實現與金屬天線相同的天線增益性能；等離子天線包括：耦合腔體和電離腔體；電離腔體是容納有低壓惰性氣體的兩端封閉的空心柱狀的絕緣介質腔體，耦合腔體是用于在底部固定電離腔體；該方法具體包括：

步驟1)獲取電離腔體的幾何參數；所述幾何參數包括：電離腔體的內徑，電離腔體的外壁厚度、電離腔體的長度；

步驟2)獲取電離腔體內填充的惰性氣體的氣體參數；所述氣體參數包括：惰性氣體的氣體壓強和氣體種類；

步驟3)獲取電離腔體的射頻參數；所述射頻參數包括：激勵功率和信號頻率；

步驟4)根據步驟1)-步驟3)獲得的幾何參數、氣體參數、射頻參數，獲得電離腔體。

作為上述技術方案的改進之一，所述步驟1)中，所述幾何參數具體為：

所述電離腔體的內徑為12-18mm，電離腔體的外壁厚度為0.5-1mm；電離腔體的長度為40-100mm，優選為40-60mm，適用于100-500MHz的工作頻率，其工作頻率越高，則電離腔體的管長越短；如果需要等離子體天線具有自重構功能，通過改變激勵功率進而改變工作頻率，則電離腔體的長度也相應的改變；具體地，減小激勵功率，進而減小工作頻率，則電離腔體的長度增加。

作為上述技術方案的改進之一，所述氣體參數具體為：

所述惰性氣體的氣體種類為純氬氣，不摻雜其他氣體或雜質；電離腔體內的氣體壓強為18-22Pa。

作為上述技術方案的改進之一，所述射頻參數具體為：