[发明专利]一种磁控波束可变的等离子体天线阵列

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信领域的天线，尤其是一种磁控波束可变的等离子体天线阵列。

背景技术

现代通信天线正在向着频率可重构和方向图可重构的智能天线方向发展。智能天线能够在不同方向动态控制辐射强度，从而可以成倍地扩展通信系统容量。等离子体天线可以实现辐射方向图的控制和动态重构，是一种具有良好发展前景的智能天线技术。与传统天线相比，等离子体天线采用等离子体替代普通金属来传导和辐射电磁波。等离子体天线在工作时，可以发射或接受无线电信号，而在不工作时，天线呈现绝缘电介质特性，雷达散射截面极小。等离子体天线具有质量轻、体积小、可重构、造价低的显著优点。

在商用上，采用等离子体天线的通信设备可以更好地控制天线的辐射特性。由于采用等离子体作为天线材料,等离子体的密度、碰撞频率等参数都可以动态进行调整。这样可以使天线阻抗、带宽、方向图、辐射功率在较宽范围内动态改变。相比普通相控天线阵,等离子天线阵列不用活动部件就能高速地进行辐射方向图扫描。

在军事上，等离子体天线可以提高军事设施的雷达隐蔽性能。因为采用等离子体材料传导和辐射电磁信号,所以可以在需要的时候才激发产生等离子体，发射军事通信信号;其余时间不激发等离子体,此时等离子体相当于一般惰性气体，不会吸收或散射雷达信号,从而实现对雷达隐身。

与单个等离子体天线相比较，等离子体天线阵列的可控范围更宽，性能更优越。目前已有等离子体天线阵列技术一般采用相移阵、调节射频激励功率或是调节工作天线数目的方式对等离子体天线阵列的辐射性能进行动态控制。

 

发明内容

本发明的目的在于提供一种馈电方式简单，辐射特性快速可调的磁控波束可变的等离子体天线阵列。

为实现本发明的目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种磁控波束可变的等离子体天线阵列，包括多个磁控等离子体天线单元；磁控等离子体天线单元包括介质管、惰性气体、激励馈电环、信号馈电环、电磁铁和接地板；介质管中封装有惰性气体；激励馈电环和信号馈电环是金属圆环，环绕在介质管下端的外部，激励馈电环设置在信号馈电环的上方；介质管的正下方依次设置电磁铁和接地板，电磁铁设置在介质管与接地板之间；多个磁控等离子体天线单元的激励馈电环通过导线与射频激励电源相连，射频激励电源为各个磁控等离子体天线单元提供相同的射频激励功率；多个磁控等离子体天线单元的信号馈电环通过导线与信号馈电端口相连，信号馈电端口的通信信号等幅同相地馈入各个磁控等离子体天线单元；各个磁控等离子天线的电磁铁通过导线与控制器相连；控制器用于分别调节各个磁控等离子体天线单元的电磁铁的磁场强度，改变对应的磁控等离子体天线单元的介质管中的等离子体的物理特性，进而控制磁控等离子天线单元的辐射性能；磁控波束可变的等离子体天线阵列通过控制器调节各个磁控等离子体天线单元的电磁铁的磁场强度，调整各个磁控等离子体天线单元的辐射性能，实现整个天线阵列的辐射波束的动态控制。

上述的磁控波束可变的等离子体天线阵列中，所述接地板是圆形的金属平板。

上述的磁控波束可变的等离子体天线阵列中，介质管是中空的柱形管。

上述的磁控波束可变的等离子体天线阵列中，激励馈电环和信号馈电环的内径与介质管的外径相同。

上述的磁控波束可变的等离子体天线阵列中，多个磁控等离子体天线单元排列成圆形阵列、直线阵列、矩形阵列或半圆形阵列。

上述的磁控波束可变的等离子体天线阵列中，所述磁控等离子体天线单元的电磁铁的磁场强度连续可调。 

上述的磁控波束可变的等离子体天线阵列中，所述介质管的长度设置为λ/4, 其中λ=c/f, c为真空中的光速，f为磁控波束可变的等离子体天线阵列的工作频率，即通信信号的工作频率。

上述的磁控波束可变的等离子体天线阵列中，介质管中封装有惰性气体和水银蒸汽的混合物。 

上述的磁控波束可变的等离子体天线阵列中，所述惰性气体为氩气、氖气、氦气、氪气或氙气。