ПЛАЗМЕННАЯ ПРИЕМОПЕРЕДАЮЩАЯ АНТЕННА Российский патент 2005 года по МПК H01Q1/00 

Изобретение относится к области антенной техники и предназначено для приема и передачи радиосигналов.

Известна антенна с излучающим элементом в виде металлического вибратора, состоящая из металлического стержня и имеющая диаграмму направленности тороидальной формы с минимумом в осевом направлении. Известна антенна поверхностных волн с излучающим элементом в виде диэлектрического стержня, имеющая диаграмму направленности игольчатой формы с максимумом в осевом направлении. (Справочник по элементам радиоэлектронных устройств. Под ред. В.Н.Дулина, М.С.Жука. М.: Энергия, 1978, стр.514, 558). Недостатком этих антенн является невозможность изменения типа их пространственных характеристик.

Прототипом предлагаемого изобретения является лазерная антенна (патент США №3404403, 343-700, 1968 г.), в которой излучающим элементом является ионизированный столб воздуха, создаваемый лазерным лучом и аналогичный излучающему металлическому стержню. Конструкция лазерной антенны содержит лазер, предназначенный для создания лазерного луча, фокусирующее устройство, цепь для соединения источника сигналов с основанием ионизированного столба воздуха.

Недостатком лазерной антенны является невозможность изменения пространственных характеристик излучателя.

Задачей данного изобретения является создание универсальной плазменной приемо-передающей антенны на основе плазменного образования, являющегося излучающим элементом антенны и создаваемого плазменным генератором, в которой обеспечивается изменение ее характеристик за счет изменения свойств плазменного образования, при котором антенна работает в режиме металлического или диэлектрического стержня. Управление параметрами плазменного генератора, например изменение силы тока в питающем импульсе, приводит к изменению концентрации заряженных частиц в плазменном образовании и обусловливает изменение его свойств, соответствующих заданному режиму работы антенны.

Изменение функций, выполняемых плазменным образованием, приводит к изменению типа антенны. При этом появляется возможность управления формой диаграммы направленности антенны: тороидальной с минимумом в осевом направлении в случае выполнения функции металлического стержня, игольчатой с максимумом в осевом направлении в случае выполнения функции диэлектрического стержня, и положением плоскости поляризации электромагнитных волн: в случае металлического стержня - параллельно оси антенны, в случае диэлектрического стержня - перпендикулярно оси антенны. Управление параметрами плазменного генератора, например изменение напряжения на его электродах, позволяет создавать плазменное образование различной длины, что расширяет диапазон рабочих длин волн антенны. Это является техническим результатом.

Технический результат достигается за счет того, что плазменная антенна с излучающим элементом в виде плазменного образования, содержащая источник питания и источник информационных сигналов, отличается тем, что в ней анод плазменного генератора выполнен в виде отрезка волновода, причем она снабжена устройством управления режимами работы антенны, состоящим из устройств развязки информационных сигналов и сигналов питания, одно из которых соединено с катодом, а другое - с поджигающим электродом плазменного генератора, и переключателя, связанного по информационной линии с устройствами развязки, к которому подключен источник информационных сигналов, а источник питания через устройства развязки соединен с электродами плазменного генератора.

Устройство плазменной приемопередающей антенны представлено на чертеже.

Плазменный генератор состоит из корпуса 1, стержневого катода 3, полого цилиндрического анода 2 и стержневого поджигающего электрода 4, расположенного между ними перпендикулярно к оси генератора. Устройство управления режимами работы антенны в качестве металлического или диэлектрического стержня содержит устройства развязки 5 и 6 и переключатель 8.

В отличие от лазерной антенны излучающим элементом плазменной антенны является плазменное образование, создаваемое плазменным генератором, управление параметрами которого с помощью устройства управления приводит к изменению свойств плазменного образования и антенны в целом. При этом плазменная антенна работает в импульсном режиме - ее излучающий элемент создается только на время приема-передачи информации.

Источник питания 7 по команде переключателя 8 формирует импульсы высокого напряжения для питания плазменного генератора и поджигающие импульсы для инициации процесса формирования плазменного образования и может быть выполнен, например, в виде накопителей электрической энергии (Шаровая молния в лаборатории. Сб. статей под ред. Р.Ф.Авраменко и др. М.: Химия, 1994, стр.16). Устройства развязки 5 и 6 - однотипные и служат для развязки высоковольтного сигнала питания и высокочастотного информационного сигнала и могут быть выполнены, например, в виде связанных отрезков линий передачи без гальванической связи (Справочник по элементам радиоэлектронных устройств. Под ред. В.Н.Дулина, М.С.Жука. М.: Энергия, 1978, стр.464-467). Переключатель 8 служит для управления режимами работы антенны и коммутации сигналов и может быть выполнен, например, в виде набора электронных ключевых устройств (там же, стр.166, 474-475; Справочник по радиоэлектронным устройствам, под ред. Д.П.Линде. М.: Энергия, 1978, стр.340).

Источник питания 7 плазменного генератора и источник или приемник высокочастотного информационного сигнала 10 подключены к плазменному генератору через устройства развязки 5 и 6, чьи положительные выходы подключены к аноду 2 генератора, а отрицательный выход одного 5 подключен к катоду 3, а другого 6 - к поджигающему электроду 4. При этом информационный сигнал по информационной линии от источника 10 подается к генератору через переключатель 8 и устройства развязки по их отрицательным выходам.

Для создания излучателя в виде плазменного образования 9 к электродам 2 и 3 плазменного генератора по команде переключателя 8 от источника питания 7 через устройства развязки 5 и 6 подаются высоковольтные импульсы питания с параметрами, соответствующими режиму работы. Так же подается инициирующий импульс к поджигающему электроду 4. Одновременно с этим, при работе антенны в режиме металлического вибратора переключатель 8 передает информационные сигналы через устройство развязки 5 к катоду 3, при этом возбуждение излучающего плазменного образования, являющегося в этом случае аналогом металлического стержня, аналогично возбуждению несимметричного вибратора. А при работе в режиме диэлектрической стержневой антенны переключатель 8 передает информационные сигналы через устройство развязки 6 к поджигающему электроду 4, при этом электрод 4 выполняет функцию возбуждающего вибратора в круглом волноводе, образованном стенками анода 2, а плазменное образование - функцию диэлектрического стержня, вставленного в этот волновод.

Изобретение относится к области антенной техники и предназначено для приема и передачи радиосигналов. Технический результат заключается в обеспечении возможности изменения пространственных характеристик излучателя. Излучающим элементом плазменной антенны является плазменное образование, создаваемое плазменным генератором, которое размещено в одном из электродов плазменного генератора. Указанный электрод выполнен в виде отрезка волновода. Антенна снабжена устройством управления режимами работы антенны, состоящим из устройств развязки, одно из которых соединено с катодом, а другое - с поджигающим электродом, и переключателя, связанного по информационной линии с устройствами развязки. К переключателю подключен источник информационных сигналов, а источник питания через устройства развязки соединен с электродами плазменного генератора. 1 ил.

Плазменная приемопередающая антенна, представляющая собой излучающий элемент в виде плазменного образования, создаваемого плазменным генератором, содержащая источник питания и источник информационных сигналов, отличающаяся тем, что излучающий элемент в виде плазменного образования размещен в одном из электродов плазменного генератора, который выполнен в виде отрезка волновода, причем она снабжена устройством управления режимами работы антенны, состоящим из устройств развязки информационных сигналов и сигналов питания, одно из которых соединено с катодом, а другое - с поджигающим электродом плазменного генератора, и переключателя, связанного по информационной линии с устройствами развязки, к которому подключен источник информационных сигналов, а источник питания через устройство развязки соединен с электродами плазменного генератора.