米波寬帶等離子體天線理論及其關(guān)鍵設(shè)備研究.pdf

1、米波，即VHF（甚高頻）是電臺(tái)、電視臺(tái)廣播，航空航海溝通的重要頻段。隨著通信技術(shù)的飛速發(fā)展，軍事上現(xiàn)代戰(zhàn)術(shù)電臺(tái)通信的跳頻范圍越來越寬，民用中信道容量不斷擴(kuò)充、通信設(shè)備不斷趨寬帶化。這些新趨勢(shì)，使得現(xiàn)代無(wú)線通信系統(tǒng)對(duì)天線的寬帶化需求日趨強(qiáng)烈。
　　由于等離子體天線自身具有重量輕，可隱身，自重構(gòu)等很多傳統(tǒng)金屬天線不具備的優(yōu)點(diǎn)，在軍事上可提高軍事設(shè)備的雷達(dá)隱身性能，在民用上可以更好的控制天線輻射特性，因此具有廣闊的應(yīng)用前景。
　　

2、本文圍繞米波寬帶等離子體天線展開研究，在米波寬帶等離子體天線理論方面，針對(duì)米波等離子體激勵(lì)裝置、米波等離子體頻率控制方法、寬負(fù)載型等離子體諧波濾波方法、米波信號(hào)提取方法等四部分展開研究，給出了相關(guān)設(shè)計(jì)機(jī)理與方法。依法設(shè)計(jì)了65~78、108~121MHz雙頻段米波等離子體天線，對(duì)其進(jìn)行了仿真優(yōu)化、實(shí)物加工測(cè)試。結(jié)果表明，實(shí)測(cè)值與仿真值、理論設(shè)計(jì)值符合，證明了所提設(shè)計(jì)理論與方法的正確性。
　　在此基礎(chǔ)上，為了進(jìn)一步優(yōu)化所設(shè)計(jì)天線的工

3、作帶寬，提出了兩種方法，通過仿真驗(yàn)證了這兩種方法均可以拓展天線帶寬至65~100MHz（1.53倍頻程）。其一為通過增加輸入射頻功率提高等離子體頻率使天線展頻，通過理論分析計(jì)算，得到此方法射頻功率需求為65kW，能耗過大且工程難以實(shí)現(xiàn)；另一種為調(diào)整天線結(jié)構(gòu)尺寸，微調(diào)等離子體中心振子并增長(zhǎng)金屬套筒24cm，仿真驗(yàn)證了方法的有效性，新尺寸的天線正在加工中。
　　在電磁兼容方面，當(dāng)前，國(guó)內(nèi)外研究的等離子體天線多為窄帶天線，而文中工作涉及

4、寬帶等離子體天線的實(shí)際研發(fā)，此時(shí)等離子體天線中的電磁兼容問題顯得尤為重要。文中分析了米波寬帶等離子體天線中射頻激勵(lì)源產(chǎn)生的電磁干擾及其帶來的儀器過載、測(cè)量設(shè)備諧波失真、通信頻帶內(nèi)諧波噪聲等電磁兼容問題，這些問題在之前窄帶等離子體天線研究工作中未被重視。
　　在此基礎(chǔ)上，針對(duì)等離子體天線中大范圍可變負(fù)載的特殊應(yīng)用，研究了寬負(fù)載型等離子體諧波濾波方法。將依法設(shè)計(jì)的濾波器應(yīng)用于實(shí)際天線系統(tǒng)中，解決了儀器過載和測(cè)量設(shè)備諧波失真問題，有效抑

5、制了通信頻帶內(nèi)干擾諧波幅值，對(duì)典型的六次諧波（81.36MHz）抑制程度為23.4dB。
　　此外，通過實(shí)驗(yàn)證明了諧波干擾信號(hào)在耦合路徑上被放大，而這個(gè)問題很難通過分頻濾波解決，因此有必要對(duì)傳統(tǒng)射頻激勵(lì)等離子體天線系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化。
　　在等離子體天線系統(tǒng)優(yōu)化方面，引入全光等離子體天線系統(tǒng)，該系統(tǒng)工作于全光模式下，從根本上解決射頻激勵(lì)等離子體天線系統(tǒng)中的電磁兼容問題。對(duì)其關(guān)鍵設(shè)備連續(xù)高壓高重頻脈沖源展開了研究，通過功能設(shè)計(jì)，冷卻