RADIATION OF A LONGITUDINALLY INHOMOGENEOUS PLASMA COLUMN WITH A DIELECTRIC SHELL

• Видавець: Видавничий дім «Академперіодика»
• Дата: 2020
• Автори: Artemenko, A. N., Karlov, V. D., Kirichenko, Yu. V., Lukashuk, O. V.
• Формат: Стаття
• Мова: Ukrainian
• Опубліковано: Видавничий дім «Академперіодика» 2020
• Теми: цилиндрическая плазменная антенна; метод спектрального разложения; излучение; поверхностные волны; диаграмма направленности; низкотемпературная плазма; циліндрична плазмова антена; метод спектрального розкладання; випромінювання; поверхневі хвилі; діаграма спрямованості; низькотемпературна плазма; cylindrical plasma antenna; spectral decomposition method; radiation; surface waves; directional pattern; low-temperature plasma
• Онлайн доступ: http://rpra-journal.org.ua/index.php/ra/article/view/1333

УДК 533.915, 621.396.67Предмет и цель работы: В настоящее время наиболее острой проблемой в развитии и создании новых образцов военной техники является усовершенствование защиты объектов в радиоэлектронной борьбе. Перспективное направление создания малозаметных антенн – использование низкотемпературной плазмы. Кроме того, плазменными антеннами можно быстро управлять, перестраивая рабочую частоту и диаграмму направленности. В плазменных антеннах роль токопроводящего элемента играет газовый разряд в ограниченном объеме. Целью работы является исследование эффективности преобразования энергии поверхностной волны, распространяющейся в продольно неоднородном цилиндрическом плазменном столбе, в излучение. Плазменный столб ограничен диэлектрической оболочкой. В середине столба коаксиально расположен узкий металлический цилиндрический стержень.Методы и методология: Анализ выполнен методом спектрального разложения электромагнитного поля рассматриваемой волноведущей системы по полному набору функций, описывающих поверхностную и пространственные волны плазменной антенны.Результаты: Получена система интегро-дифференциальных уравнений для нахождения коэффициентов этого разложения. Эти коэффициенты определяют амплитуды отраженной и рассеянной на неоднородности плазмы волн и волны, прошедшей через неоднородность, а также диаграммы направленности излучения. Система уравнений справедлива для произвольного продольного изменения плотности плазмы. Определены зависимости коэффициентов трансформации энергии поверхностной волны от градиента плотности плазмы для некоторых значений электрического радиуса плазменного столба, диэлектрической проницаемости диэлектрика и его толщины. Продемонстрировано, что часть энергии поверхностной волны, которая трансформируется в излучение под острыми углами, может составлять 25÷30 %. Диаграммы направленности являются остронаправленными и имеют один лепесток. Максимум излучения расположен под углом в несколько градусов к направлению распространения поверхностной волны. Ширина лепестка уменьшается, а его положение сдвигается к 0° при увеличении градиента плотности плазмы. Исследовано влияние диэлектрика и радиуса металлического стержня на характеристики излучения.Заключение: Волноведущая система, рассмотренная в работе, является достаточно адекватной моделью плазменной антенны. Энергия, вводимая в такую антенну, с высокой эффективностью преобразуется в излучение под малыми углами к оси.Ключевые слова: цилиндрическая плазменная антенна, метод спектрального разложения, излучение, поверхностные волны, диаграмма направленности, низкотемпературная плазмаСтатья поступила в редакцию 12.02.2020Radio phys. radio astron. 2020, 25(2): 158-167СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ1. Rayner J. P., Whichello A. P., and Cheetham A. D. Physical characteristics of plasma antennas. IEEE Trans. Plasma Sci. 2004. Vol. 32, Is. 1. P. 269–281. DOI: 10.1109/TPS.2004.8260192. Истомин Е. Н., Карфидов Д. М., Минаев И. М., Рухадзе А. А., Тараканов В. П., Сергейчев К. Ф., Трефилов А. Ю. Плазменный несимметричный вибратор с возбуждением поверхностной волной. Физика плазмы. 2006. Т. 32, № 5. С. 423–435.3. Шевченко В. В. Плавные переходы в открытых волноводах. Введение в теорию. Москва: Наука, 1969. 192 с.4. Kirichenko Yu. V. Study of a Longitudinally Nonuniform Plasma Layer. J. Commun. Technol. Electron. 2017. Vol. 62, Is. 2. P. 166–174. DOI: 10.1134/S106422691702005X5. Kirichenko Yu. V. Cylindrical Plasma Antenna with Large Longitudinal Density Irregularity. J. Commun. Technol. Electron. 2018. Vol. 63, Is. 5. P. 438–445. DOI: 10.1134/S10642269180500426. Артеменко А. Н., Карлов В. Д., Кириченко Ю. В. Теоретические основы плазменных антенн бегущей волны. Монография. Харьков: ООО ”ДИСА ПЛЮС“, 2018. 194 с.7. Уолтер К. Антенны бегущей волны. Москва: Энергия, 1970. 449 с.