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[分享]美国对等离子体天线

新的一年开始了！

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0楼发表于: 2009-06-29 22:59:55

美国对等离子体天线的实用性研究工作始于1990年。美国海军实验室（NRL）开展了以X波段舰载天线、94GHz机载天线和60GHz空基天线为对象的系统研究，主要思想是用等离子体板代替传统的导体反射面，用磁场和电极控制天线的扫描射束方向^[11]。

图1 电离气体等离子体天线

美国Tennessee大学先后在美国空军科学研究局（AFOSR）和海军研究局（ONR）的资助下，研究了隐身等离子体天线，主要包括等离子体辐射窗天线、低雷达截面的振子天线及其阵列的理论和相关的可行性实验验证。已成功开发出了一种采用U形放电管的等离子体天线，U形放电管中充满电离的惰性气体，如图1所示。天线工作时，电极通过气体放电将其中气体电离，形成等离子体。当无线电信号通过金属电极进入管中后，可以通过促使等离子体中的自由电子振荡而产生电磁波，即可向外发送无线电信号，同样它也可以用来接收无线电信号。而不用或需要隐蔽时，只要将天线基部的金属电极关闭，其中的惰性气体马上恢复到正常状态而成为绝缘体，此时天线即成为普通介质材料，敌方雷达难以发现。最新实验结果表明，该天线在100MHz~1GHz内与同一配置的金属天线效果大致相同，两者发射和接收的噪声电平相当。

图2 等离子体抛物柱面天线

美国海军正在研究一种可装在潜望镜上、并能快速装拆的小型等离子体天线，可用于接收1~45GHz频率范围的无线电信号。

图3 等离子体反射器

美国马克兰德技术公司(Markland)一直在研究气体等离子体天线技术，图2和图3为该公司研制的部分等离子体天线。已取得了一系列重要成果。并证明了等离子体天线与传统的金属天线相比，具有独特的优点，主要包括：
1）隐身性：当除去电离状态后，等离子体天线将不会产生后向散射雷达波，也不会吸收可降低电子对抗效能的高功率微波辐射；

2）适应于多种信号：等离子体天线具有可动态重构的特性，如带宽、频率、增益和指向性；

3）便于远程布置：等离子体天线比常规天线设计更轻、体积更小；

4）效率更高：等离子体天线可极大降低冲击激励效应，从而提高短脉冲雷达的性能。

美国休斯实验室进行的一项实验表明，采用等离子体技术，可使一个长13cm的微波反射器的雷达截面积在4～14GHz频率范围内平均降低20dB，即雷达获取回波的信号强度减弱至原有的1％。美国海军科学家目前还在利用离子化的等离子体研制一种对武器设计及军事战术皆颇具挑战性的雷达系统。海军研究所正在实施一项称为“捷变镜”(Agile Mirror)的研究计划，该计划旨在研制一种新型舰载与机载雷达，能以比现有雷达快得多的速度跟踪来 ..

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