[发明专利]一种基于等离子体天线的电离腔体的制备方法

说明书

本发明涉及一种基于等离子体天线的电离腔体的制备方法，等离子天线包括：耦合腔体(2)和电离腔体(1)；所述电离腔体(1)是容纳有低压惰性气体的两端封闭的空心柱状的绝缘介质腔体；耦合腔体(2)是用于固定电离腔体(1)；其包括：步骤1)获取电离腔体的几何参数；所述几何参数包括：电离腔体的内径，电离腔体的外壁厚度、电离腔体的长度；步骤2)获取电离腔体内填充的惰性气体的气体参数；所述气体参数包括：惰性气体的气体压强和气体种类；步骤3)获取电离腔体的射频参数；所述射频参数包括：激励功率和信号频率；步骤4)根据步骤1)‑步骤3)获得的几何参数、气体参数、射频参数，获得电离腔体。

技术领域

本发明属于等离子体天线技术领域，具体涉及一种基于等离子体天线的电离腔体的制备方法。

背景技术

等离子体天线技术是通过电离封闭在介质腔体中的惰性气体产生高密度的等离子体，利用等离子体的导电性来模拟金属天线。

等离子体天线的原理虽然并不复杂，而且也比较容易做出原理样机。但是，根据等离子体天线基本原理做出来的原理样机通常增益非常低，通常比金属天线低20分贝以上，不具有实用价值。因为天线最基本的性能是增益，即使在阻抗匹配的前提下，等离子体天线的增益也很难实现与普通金属天线相同或者相近的水平。因此，虽然经过多年的研究，等离子体天线至今没有得到实际应用。

针对等离子体天线的增益问题，是等离子体天线研制过程中的第一个主要技术瓶颈，只有实现了与金属天线相似的理想增益性能，才能称之为真正合格的等离子体天线。而现有技术中，等离子体天线的增益性能取决于电离腔体(1)，只有具有合适设计参数(配方)的电离腔体，才有可能实现理想的等离子体天线增益；因此，为了使等离子体天线的增益达到与金属天线相同的增益，关键是满足合适的介质电离腔体设计参数。但是，现有技术中并没有公开如何制备一个合适的介质电离腔体，且现有技术中的等离子体天线的增益无法达到和金属天线相同的增益。目前，以往国内外公开发表的等离子体天线电离腔体设计往往只是定性的说明，而且由于等离子体相关理论的复杂性也难以进行定量的分析或者计算。

发明内容

本发明的目的在于，为解决现有等离子体天线增益性能差，无法达到和金属天线相同的增益的缺陷，本发明提出了一种基于等离子体天线的电离腔体的制备方法，能够实现与金属天线相同的天线增益性能；等离子天线包括：耦合腔体和电离腔体；电离腔体是容纳有低压惰性气体的两端封闭的空心柱状的绝缘介质腔体，耦合腔体是用于在底部固定电离腔体；该方法具体包括：

步骤1)获取电离腔体的几何参数；所述几何参数包括：电离腔体的内径，电离腔体的外壁厚度、电离腔体的长度；

步骤2)获取电离腔体内填充的惰性气体的气体参数；所述气体参数包括：惰性气体的气体压强和气体种类；

步骤3)获取电离腔体的射频参数；所述射频参数包括：激励功率和信号频率；

步骤4)根据步骤1)-步骤3)获得的几何参数、气体参数、射频参数，获得电离腔体。

作为上述技术方案的改进之一，所述步骤1)中，所述几何参数具体为：

所述电离腔体的内径为12-18mm，电离腔体的外壁厚度为0.5-1mm；电离腔体的长度为40-100mm，优选为40-60mm，适用于100-500MHz的工作频率，其工作频率越高，则电离腔体的管长越短；如果需要等离子体天线具有自重构功能，通过改变激励功率进而改变工作频率，则电离腔体的长度也相应的改变；具体地，减小激励功率，进而减小工作频率，则电离腔体的长度增加。

作为上述技术方案的改进之一，所述气体参数具体为：

所述惰性气体的气体种类为纯氩气，不掺杂其他气体或杂质；电离腔体内的气体压强为18-22Pa。

作为上述技术方案的改进之一，所述射频参数具体为：