Взаимодействие электромагнитных сигналов с антенной, выполненной из плазмы газового разряда

Abstract

Взаимодействие электромагнитных сигналов с плазменными антеннами (ПА) является актуальной задачей радиофизики и электроники, так как они применяются в различных отраслях радиотехники, в том числе для нужд Вооруженных сил. Несмотря на значительное количество публикаций, посвященных ПА, на данный момент не освещена проблема влияния паров ртути на их электродинамические характеристики. Предложен способ расчета проводимости холодной плазмы с добавлением паров ртути, выполнен расчет характеристик ПА с парами ртути и без них в двух частотных диапазонах в программной среде FEKO, проанализировано влияние паров ртути на параметры ПА. Расчеты показали, что введение паров ртути в ПА приводит к существенному снижению ее КПД и изменяет характеристику коэффициента стоячей волны по напряжению (КСВН), особенно с повышением частоты электромагнитных сигналов. Для улучшения параметров, особенно КПД исследуемых антенн, выданы рекомендации по снижению количества ртути в них. Рассмотренные антенны могут быть использованы для установки на аэрокосмических аппаратах.

Взаємодія електромагнітних сигналів з плазмовими антенами (ПА) є актуальним завданням радіофізики та електроніки, так як вони застосовуються в різних галузях радіотехніки, у тому числі для потреб Збройних сил. Незважаючи на значну кількість публікацій, присвячених ПА, на сьогодні не висвітлено проблему впливу парів ртуті на їх електродинамічні характеристики. Запропоновано спосіб розрахунку провідності холодної плазми з додаванням парів ртуті, виконано розрахунок характеристик ПА з парами ртуті та без них у двох частотних діапазонах в програмному середовищі FEKO, проаналізовано вплив парів ртуті на параметри ПА. Розрахунки показали, що введення парів ртуті в ПА призводить до істотного зниження її ККД і змінює характеристику коефіцієнт стоячої хвилі по напрузі (КСХН), особливо з підвищенням частоти електромагнітних сигналів. Для поліпшення параметрів, особливо ККД досліджуваних антен, видано рекомендації щодо зниження кількості ртуті в них. Розглянуті антени можливо використати для установки на аерокосмічних апаратах.

The interaction of electromagnetic signals with the plasma antenna is an important task of radiophysics and electronics, as they are used in various branches of radio engineering, including the armed forces. Despite the considerable number of publications on plasma antennas, currently the problem of the influence of mercury vapor on their electromagnetic characteristics is not covered. A method for calculating the conduction of cold plasma with the addition of mercury vapor is provided. The characteristics of plasma antennas with mercury vapor and without them in the two frequency bands in the software environment FEKO are calculated. The effect of mercury vapor on the parameters of plasma antennas is analyzed. The calculations have shown that the introduction of mercury vapor into the plasma antenna leads to a significant reduction in its efficiency and the changing characteristics of VSWR, especially with increasing frequency electromagnetic signals. To improve the parameters, especially the efficiency of the studied antennas, the recommendations to reduce the amount of mercury in them have been given. The considered antennas can be used for installation on aerospace vehicles.