等离子体贴片天线实验研究

摘要

等离子体天线是一种使用冷等离子体代替金属导体的新型射频天线，拥有隐身、可重构、共站干扰小和电子战保护等优异特性，而传统金属天线不具有这些特性;等离子体天线的这些优异特性使它成为了天线领域发展的一个大方向，应用前景广泛，尤其是在军事领域，等离子体天线具有很小的雷达散射截面(RCS)，使得军事通信设备具有很好的隐身性能。等离子体天线是一个新兴的事物，虽然取得了一定的研究成果，但是仍然有很多的问题需要解决。
　　本文从等离子体物理学的相关概念入手，首先，详细的阐述了等离子体频率、碰撞频率、德拜长度和等离子体鞘层等与本课题相关的物理概念，从宏观和微观上理解等离子体的性质，为研究等离子体天线打下理论基础;其次，通过等离子体频率和电磁波频率的大小关系给出等离子体天线的工作原理，在前者远大于后者的情况下，等离子体可代替金属作为天线的辐射单元，并给出整个系统的组成结构----激励部分、信号部分、耦合匹配部分和辐射部分;最后，给出等离子体天线的原理图并设计试验，该文采用高压矩形脉冲电源作为等离子体的激励源，能激励出电导率为1.7×107S/m的等离子体，通过HFSS和ADS软件进行仿真优化，设计并试验柱形等离子体单极子天线和等离子体贴片天线，并与金属天线对比，对天线底板进行合理设计，提高信号的馈电效率和信噪比。结果表明，除去因等离子体本身的不稳定性引起的一些干扰外，等离子体天线具有几乎与金属天线相同的发射和接收电磁波的能力，而它的隐身和可重构等特性是金属天线无法比拟的。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景和意义

1．2 国内外研究现状和发展动态

1．3 本课题的主要研究内容和章节安排

2 等离子体理论

2．1 等离子体频率

2．2 等离子体中粒子之间的碰撞

2．3 德拜长度

2．4 等离子体鞘层

2．5 特征长度和响应时间

2．6 等离子体参数

2．7 电离度

2．8 电导率

2．9 本章小结

3 等离子体天线

3．1 等离子体天线工作原理

3．2 等离子体天线各部分组成

3．3 柱状等离子体天线

3．4 其他等离子体天线

3．5 本章小结

4 等离子体天线仿真实验

4．1 全向等离子体单极子天线

4．2 定向等离子体单极子天线

4．3 L型等离子体探针馈电贴片天线

4．4 等离子体贴片天线

4．5 本章小结

5 总结与展望

5．1 总结

5．2 展望

致谢

参考文献

附录