[原创]等离子体天线理论研究

function [f,ne,S,SS,nplasma,nnpla]=MainCal4(f,ne,up,ra) KI QBY!N+  
{%k;V ~  
%ne=1e11; Tb6x@MorP  
%ne1=num2str(ne); cz~FWk  
wpe=2*3.1415926*9000*sqrt(ne); $YQ&\[pDA  
[(UqPd$  
%up=5e8;
!P^$g R  
%ra=0.01; uU!i`8  
%%%%%%%%%%%%%%%%%% 2o5<nGn  
w=2*3.1415926*f; -
&$%m)wN  
k0=2*3.1415926*f/3e8; `Qk R  
str00='er=1-wpe^2/(w*w-i*w*up)'; MAo,PiYb  
str00=strrep(str00,'wpe',num2str(wpe)); 9i)mv/i  
str00=strrep(str00,'w',num2str(w)); .W.U:C1  
str00=strrep(str00,'up',num2str(up)); a^/20UFq  
S=solve(str00); @"7dk.|  
P87Fg  
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% D>^ix[:J  
G[-jZ  
StrS1='tp*besseli(0,tp*ra)/((er)*besseli(1,tp*ra))+t0*besselk(0,t0*ra)/besselk(1,t0*ra)=0'; F+9`G[  
StrS2='tp=sqrt(beta^2-(er)*k0^2)'; %+"AF+c3r  
StrS3='t0=sqrt(beta^2-k0^2)'; )g<qEyJR  
Sk0=num2str(k0); RSeezP6#  
Ser=char(S); s H[34gCh;  
Sra=num2str(ra); %,q#f#  
StrS1=strrep(StrS1,'k0',Sk0);StrS1=strrep(StrS1,'er',Ser);StrS1=strrep(StrS1,'ra',Sra); DL!s)5!M  
StrS2=strrep(StrS2,'k0',Sk0);StrS2=strrep(StrS2,'er',Ser);StrS2=strrep(StrS2,'ra',Sra); Elk$9 <<  
StrS3=strrep(StrS3,'k0',Sk0);StrS3=strrep(StrS3,'er',Ser);StrS3=strrep(StrS3,'ra',Sra); )_.H #|r  
SS=solve(StrS1,StrS2,StrS3); J+|V[E<x  
nplasma=-SS.beta; Ym2
m1  
nnpla=SS.beta^2/k0^2;

在假定等离子体密度轴向均匀，径向均匀，长度无限长等一系列的近似下，可以得到色散关系，这是等离子体天线国内外用的最多的。
/V~(!S>  
Tp * I0(tp* ra) / [er * I1(tp * ra)] + T0 * K0(t0 * ra) / K1(t0 * ra) = 0. 3/D fsv  
在某些情况下，matlab中的符号计算可以求解出来，不过时间比较长一些。 w*x}4wW  
 [iz  
函数的输入参数：f,ne,up,ra D!CGbP(  
f是入射波频率 BL7%MvDQ  
ne是等离子体电子密度 K7U<~f$OiN  
up是等离子体碰撞频率 GU9
`;/  
ra是柱的半径 hsh W5j  
)yJjJ:re  
输出的nplasma是电磁波在等离子体表面的波矢大小。虚部对应衰减，实部表示了相速度。 ) PtaX|U  
固定ne,up,ra，改变f，可以得到当入射电磁波频率变大时，衰减变大，相速度变慢。 BehV :M  
固定f,up,ra，改变ne，等离子体密度变大时，衰减变小，相速度变大，极限情况接近于金属。 V=U%P[S  
固定f,ne,ra，改变up，碰撞频率变大，相速度变化不明显，但衰减明显增大。很好理解，因为碰撞对应着能量损耗。 o3yZCz  
固定f,ne,up，改变ra，半径增大，两者变化不是太显著，但相速度增大趋势，衰减减少趋势。对应着金属天线中，粗一点天线也有相同的结论。 mDhU wZH  
x<"e  
这些趋势，在计算之前都可以预先得到的。同时，你还可以判断，如果等离子体密度很低，入射电磁波频率很高，解出来的结果是如何的？因为入射频率远大于等离子体频率时，电磁波直接穿透过去了，用这个方程的前提那些假设就不对 了，所以就是解到一个值，也是没什么意义的。这些都要心中有数，因为方程最后得到的结果一般都是有前提的，不能最后得到公式，然后代入不同参数，认为结果一定就是对的。

等离子体外面需要一个介质腔体来约束等离子体，因此我们也可以分析一下这个介质对等离子体的影响。 lz# inC|  
直觉反应应该就是天线外面加了一个天线罩。因为金属天线罩的很多理论、分析都可以利用上。 B"{CWH O  
自己也可以分析一下，这个介质的参数（厚度，介电系数等）对电磁波传播的波矢影响是什么，在做之前，一样可以先把趋势分析得到。 U(i2j)|^I3  
方程还是一样，麦克斯韦方程，边界连续。但是加了一个中间层后，最后得到的色散方程变得复杂多了。要想求解起来就有点费劲了。 BKJW\gS2  
$v>- @  
这时候要Matlab符号求解这个方程就不太可能了，我们只能数值求解了。

学习了.也可见这种天线的研究比较困难,很烧钱,

理论研究，数值计算不花钱的，反正都是学生做么，便宜，又听话。但具体应用，实验那就很难了。因为实际会碰到很多开始没想到的，或者看到了，解释不清的现象或困难，这时候就难办了。

这种技术今天头一次听说，感觉很新颖，谢谢楼主科普

确实受教了，谢谢楼主，现在这种等离子体天线可以做出实物吗，还是只是停留在理论阶段啊

国内外发表的文章，包括网上新闻什么的，都可以看到实物的。随便搜一下就可以了。

楼主，理论功底很深呀，跟着学习了。

学习了 l~@ -oE  
前沿研究领域啊