[发明专利]一种可调谐、高分辨率、多频段增强等离子体发生装置

权利要求书

1.一种可调谐、高分辨率、多频段增强等离子体发生装置，其特征在于，所述装置包括天线系统和N个等离子体罩，N为大于1的正整数，

N个等离子体罩同轴嵌套，N个等离子体罩由内向外依次是一号等离子体罩、二号等离子体罩至N号等离子体罩，天线系统位于一号等离子体罩的罩内，且天线系统被一号等离子体罩紧密覆盖，

天线系统包括偶极子天线(1)和馈电电源(2)，

馈电电源(2)，用于为偶极子天线(1)供电，

偶极子天线(1)，用于作为发射天线发射多个目标波段电磁波或者作为接收天线接收背景电磁场经过N个等离子体罩输入的目标波段电磁波，

根据实际需要发射或接收的目标波段电磁波频率设计每个等离子体罩的厚度和电子密度，

每个等离子体罩，用于增强偶极子天线(1)发射的目标波段电磁波信号强度，或从背景电磁场中提取并增强目标波段电磁波信号，其中，增强的范围为经过N个等离子体罩发射出的信号功率的对数增益≥10dB；

根据实际需要发射或接收的目标波段电磁波频率设计每个等离子体罩的厚度和电子密度，具体为：

设实际需要发射或接收的目标波段电磁波频率为f₁、f₂…f_N且f₁＞f₂＞…＞f_N，一号等离子体罩用于增强频率为f₁的电磁波信号，二号等离子体罩用于增强频率为f₂的电磁波信号，N号等离子体罩用于增强频率为f_N的电磁波信号,通过公式1至公式4，计算出增强频率f₁、f₂…f_N的N个的等离子体罩的厚度范围和电子密度范围，

式中，d₁表示一号等离子体罩的厚度，d₂表示二号等离子体罩的厚度，d_N表示N号等离子体罩的厚度，k为系数，c为光速，α₁、α₂...α_N均为系数，r_antenna为球形偶极子天线的半径，e为元电荷数，ε₀为真空中介电常数，m_e为电子质量，f₁'为一号等离子体罩的等离子体频率，f₂'为二号等离子体罩的等离子体频率，f'_N为N号等离子体罩的等离子体频率，n₁为一号等离子体罩的电子密度，n₂为二号等离子体罩的电子密度，n_N为N号等离子体罩的电子密度。

2.根据权利要求1所述一种可调谐、高分辨率、多频段增强等离子体发生装置，其特征在于，相邻的两个等离子体罩之间存在间距，该间距满足的条件为：

式中，δd_N-1表示第N-1个等离子体罩与第N个等离子体罩之间的间距。

3.根据权利要求1所述一种可调谐、高分辨率、多频段增强等离子体发生装置，其特征在于，N个等离子体罩中的等离子体均为低碰撞频率等离子体，N个低碰撞频率等离子体的频率表示为：

式中，ν₁表示一号等离子体罩的等离子体碰撞频率，ν₂表示二号等离子体罩的等离子体碰撞频率，ν_N表示N号等离子体罩的等离子体碰撞频率，β₁,β₂,....β_N均为系数。

4.根据权利要求1所述一种可调谐、高分辨率、多频段增强等离子体发生装置，其特征在于，N个等离子体罩均为球壳状或圆筒状。