En plasmaantenn är en aktivt utvecklad typ av radioantenn , i vilken, istället för metallledare , joniserad gas- plasma används för att ta emot och sända radiovågor [1] [2] [3] [4] [5] . Trots att plasmaantenner precis dyker upp, patenterades själva idén med att använda plasma i antenner 1919 och tillhör J. Hettinger [6] .
De allra första proverna av sådana antenner skapade plasma i gasurladdningsanordningar (oftast lampor) och kallades joniserade gasantenner [1] . Solid State Plasma Antennas (även kända som Silicon Plasma Antennas - PSiAN) är baserade på kiselmikrokretsar och har funktionen att styra antennens riktningsstyrning [7] . Plasmakiselantenner kommer sannolikt att användas i WiGig- teknologi (den föreslagna ersättningen för Wi-Fi ), och även, till exempel, för att minska kostnaden för ett radarsystem för undvikande av kollision [7] [8] . Förutom halvledarantenner är tre riktningar för att skapa plasmabaserade antenner för närvarande kända: bildandet av en ledande kanal skapad i atmosfären under påverkan av joniserande strålning; explosiva metoder för bildning av plasmastrålar i öppet utrymme; användning av plasma erhållen i dielektriska rör [9] . Sådana antenner kan framgångsrikt användas i de väpnade styrkorna för att minska radarsynligheten för militärutrustningsobjekt (flygplan, fartyg, radarstationer, etc.). Ur synvinkeln att använda plasmaantenner för kamouflage i radarområdet, snabb påslagning och nästan tröghetsfri förändring av antennparametrar, är det mest lovande användningen av plasma som erhålls i dielektriska gasurladdningsrör. Använder man ett sådant rör med ledande skärm så får man en asymmetrisk dipol (vibrator), när man använder ett system med flera rör får man en pannlampa eller en antennreflektor som maskerar skärmen.
Enligt metoden för bildande och excitation av plasma:
Efter typ av antennenheter:
I en plasmaantenn joniseras gas för att bilda plasma , som till skillnad från vanlig gas har en ganska hög elektrisk ledningsförmåga (särskilt vid temperaturer över 15 10 6 K överstiger plasmaledningsförmågan silver ledningsförmåga [10] ), vilket avsevärt ökar kvaliteten på radiosignalöverföring. Plasmaantennen kan användas både för att sända radiovågor och för att ta emot dem. Dessutom kan en plasmaantenn användas som reflektor eller lins för att reflektera eller fokusera radiovågor från en annan källa [11] [12] .
Solid state-antenner skiljer sig åt genom att plasman skapas av multipel emission av elektroner som genereras av aktiveringen av tusentals dioder i ett kiselchip [7] [8] .
Redan 1999-2002 genomfördes ett antal banbrytande experimentella studier av plasmaantenner i USA och Australien, vars resultat presenteras i verk av G. Borg, T. Anderson och I. Alexeef et al. [ 1] [13] [5] ;.
Enligt en ITAR-TASS-rapport daterad den 23 november 2003 utvecklar USA aktivt en ny plasmateknik för radarantenner. Markland Technologies genomför ett antal nya vetenskapliga studier om skapandet av PA och andra delar av mikrovågsteknologi, finansierade av den amerikanska regeringen, med inblandning av ledande experter inom plasmafysik. Bland de mest betydande verken inkluderade företaget utvecklingen av plasmakoaxialkablar och vågledare, utvecklingen av plasmafasade arrayer och tillverkning av högeffektsplasmaantenner. Liknande utvecklingar av plasmaantenner presenteras av ASI Technology Corporation. Men huvudutvecklaren av plasmaantenner är Haleakala Research and Development Inc, grundat av T. Anderson, som publicerade boken "Plasma Antennas" baserad på hans gemensamma arbete med Alekseef 2011. Boken presenterar prototyper av en plasmaantenn som arbetar med en transceiver, plasmaphased antenna arrays (PAR) och reflektorer. Theodore Anderson är innehavare av flera amerikanska patent för plasmaantenner och enheter baserade på dem. För närvarande samarbetar Haleakala Research and Development Inc med University of Tennessee med stöd av anslag enligt kontrakt med den amerikanska armén och flygvapnet.
Ett antal teoretiska och experimentella arbeten på plasmaantenner utförs i Ukraina, Indien, Iran och Kina [9] . De flesta av dem är relaterade till upprepningen och tillägget av verk av Borg, Anderson och Alexeef på plasmaantenner baserade på gasurladdningsrör. I Ukraina ägnas mer uppmärksamhet åt explosiva plasmaantenner skapade i öppna utrymmen [9] .
I Sovjetunionen, i slutet av 80-talet, genomfördes en studie om antändning av en RF-urladdning runt en kort vibrator placerad i en kvartscylinder med förtärd luft, det visades att detta åtföljs av en ökning av strålningseffektiviteten av antennen och en utvidgning av dess frekvensområde mot lägre frekvenser. Separata studier utfördes på plasmaantenner baserade på plasmaspåret efter en kropp som rörde sig i atmosfären med överljudshastighet och gnista plasmaantenner.
Sedan 2002 vid Institutet för allmän fysik. A. M. Prokhorov från den ryska vetenskapsakademin (IOF RAS) under RFBR-anslaget 03-02-16993-a (2003–2005), och sedan 2005 basavdelningen nr 343 vid MSTU MIREA tillsammans med plasmafysikavdelningen, Oscillationsavdelningen och avdelningen för GPI RAS bedriver forskningsarbete om de teoretiska grunderna för driften av plasmaantenner, på plasmaantenner från gasurladdningsrör [2] [4] [3] [14] , vågledarslitsantenner med plasmastrålestyrning , plasmaskärmar baserade på en dielektrisk glidning på ytan urladdning.
Plasmaantenner har betydande fördelar jämfört med konventionella antenner, såsom:
| Antenner | |
|---|---|
| Funktionsprincip |
|
| Läser in |
|
| Antennuppsättningar | |
| Dessutom |
|