НИЗКОЧАСТОТНАЯ ПЛАЗМЕННАЯ АНТЕННА Советский патент 1996 года по МПК H01Q1/00 

Изобретение относится к антенной технике и может быть использовано для возбуждения низкочастотных сигналов сложной формы в ионосфере Земли с борта ракет средней и малой дальности (например, метеоракет) как в целях радиосвязи, так и для активного радиовоздействия на параметры ионосферной плазмы.

Целью изобретения является расширение рабочей полосы частот низкочастотных плазменных антенн.

Поставленная цель достигается тем, что низкочастотная плазменная антенна, содержащая излучающий элемент в виде рамки и блок напуска газа, причем расход газа ρ(кг/с) связан с амплитудой низкочастотного поля Е(В/М) на раскрыве антенны d(M) следующим соотношением
Е > 2 · 10^-5d^4/3/ρ отличается тем, что, с целью расширения рабочей полосы частот, излучающий элемент выполнен в виде, по крайней мере, двух многовитковых рамок с подключенными к их клеммам резонансными усилителями мощности, при этом отношение радиусов рамок связано с отношением излучаемых резонансных частот выражением
R/R_p= (ω_р/ω)^1/4 где R_p радиус высокочастотной рамки, резонансная частота которой равна собственной частоте ионосферной плазмы.

В предлагаемой многоконтурной антенне одна из частот спектра излучаемого сигнала подбирается равной собственной частоте ионосферной плазмы (ω_р ≃ ω_рез) для гарантирования формирования в ионосфере согласующей плазменной неоднородности источником умеренной мощности и предусмотрено разделение функций между рамками. Излучение рамки, настроенной на частоту ω_р ≃ ω_рез хорошо поглощается в окрестности антенны и служит для формирования ИПО, излучение других рамок (ω < ω_р) слабо поглощается в окрестности антенны и служит для передачи информации на большие расстояния. Для эффективного возбуждения симметричных волн в неоднородном плазменном волноводе на существенно разных частотах необходимо выбрать радиусы излучающих рамок таким образом, чтобы витки с током находились в пучностях соответствующих компонент поля . Как известно, положение максимума азимутальной компоненты поля зависит от частоты ω по закону r_max ≈ (ω)^-1/4, поэтому радиус рамки R, излучающей на частоте ω, должен быть связан с радиусом рамки R_p, формирующей излучением на частоте ω_р плазменный волновод, соотношением
R/R_p=( ω_p/ω)^1/4
На чертеже показана блок-схема предлагаемой низкочастотной плазменной антенны.

Антенны включает задающий генератор 1, трансформатор 2, широкополосный усилитель 3, трансформатор 4, три канала 5, 6, 7, две линии задержки 8 и 9, промежуточные усилительные каскады 10, 11, 12 в каждом из каналов, согласующие трансформаторы 13, 14, 15, резонансные усилители мощности 16, 17, 18 и нагрузочные резонансные контуры 19, 20, 21, а также блоки напуска газа 22 и 23.

Устройство работает следующим образом.

Задающий генератор (ЗГ) 1 формирует сигнал исходной формы (меандр). Этот сигнал через согласующий трансформатор 2 подается на широкополосный усилитель 3 и затем с помощью делителя трансформатора 4 разделяется без искажения формы на 3 части сигналы в каналах 5, 6, 7. В канале 5 непосредственно, а в каналах 6, 7 после прохождения линий задержки (ЛЗ) 8,9 сигналы независимо усиливаются промежуточными усилительными каскадами (УП) 10, 11, 12 и через согласующие трансформаторы 13, 14, 15 попадают на выходные резонансные усилители мощности (УМ) 16, 17, 18. Наличие линий задержки в каналах позволяет регулировать по амплитудам и фазам соотношения между гармониками передаваемого сигнала и тем самым позволяет варьировать форму излучаемого сигнала в целях улучшения помехозащищенности передаваемой информации. Нагрузочные резонансные контуры 19, 20, 21 резонансных усилителей мощности настроены в последовательный резонанс на частоты спектра исходного сигнала (например, для меандра соответственно ω₁= ω_o, ω₂= 3ω_o, ω₃= 5ω_o). Таким образом, в выходных контурах выделяются и усиливаются сигналы, пропорциональные спектральным гармоникам исходного сигнала. Для работы устройства на высотах > 150 км предусмотрены блоки напуска газа 22, 23.

Использование: системы радиосвязи в космосе с использованием ионосферной плазмы. Сущность изобретения: для формирования низкочастотного сигнала сложной формы и используется излучающий элемент в виде, по крайней мере, двух многовитковых рамок с подключенными к их клеммам резонансными усилителями. Радиусы рамок связаны с отношением резонансных частот математическим выражением, что обеспечивает эффективное возбуждение симметричных волн в плазменном волноводе на соответствующих частотах. 1 ил.

НИЗКОЧАСТОТНАЯ ПЛАЗМЕННАЯ АНТЕННА, содержащая излучающий элемент в виде рамки и блок напуска газа, причем расход газа ρ связан с амплитудой низкочастотного поля Е на раскрыве антенны следующим соотношением: E > 2•10^-5d^4/3ρ, отличающаяся тем, что, с целью расширения полосы частот, изучающий элемент выполнен в виде, по крайней мере, двух многовитковых рамок с подключенными к их клеммам резонансными усилителями мощности.