علوم و فناوری فضایی

علوم و فناوری فضایی

آرایة خطی از آنتن پلاسما با کاربرد فضایی

نویسندگان
پژوهشکده سامانه های فضانوردی، پژوهشگاه هوافضا
چکیده
آرایة دوتایی از المان‌های تک‌قطبی پلاسمایی با تحریک موج سطحی با روش عددی FDTDمورد تحلیل و ارزیابی قرار می‌گیرد. با تغییر توان تحریک المان‌های پلاسمایی، آرایه‌ای حاصل می‌شود که می‌تواند برای فرکانس‌های کاری مختلف مجدداً تغییر شکل دهد. المان‌های پلاسمایی با توان RFدر فرکانس 500 مگاهرتز و فشار گاز آرگون 4/0میلی‌بار از طریق تقسیم‌کنندة توان هم‌فاز و هم‌دامنه تغذیه می‌شوند. نتایج نشان می‌دهند که تغییرات توان تحریک می‌تواند فرکانس تشدید آرایه را بین 120مگاهرتز تا 50 مگاهرتز تغییر دهد و در این حالت در فرکانس تشدید جدید مقدار بهره و جهت‌داری آرایه در فرکانس تشدید جدید تقریباً بدون تغییر باقی بماند. با توجه به اهمیت مقدار راندمان تشعشعی یک آنتن، راندمان تشعشعی آرایه در محدودة حداقل و حداکثر توان تحریک مورد ارزیابی و تحلیل قرار گرفت. حداکثر مقدار راندمان تشعشعی به آرایه‌ای اختصاص دارد که طراحی اولیه بر مبنای آن انجام گرفته و فاصلة میان المان‌ها ربع طول موج است. حال‌آن‌که در سایر مقادیر، در ناحیة فرکانس تشدیدشان، مقدار راندمان تشعشعی تقریباً یکسان است. با استفاده از این ساختار در وسایل نقلیة هوایی و فضایی می‌توان از یک آرایه برای چند منظور مختلف و در چند فرکانس غیرهمسان استفاده کرد تا از تداخل ناشی از هم‌جواری آنتن‌ها اجتناب کرد.
کلیدواژه‌ها

  1. Fujimoto, K., Mobile Antenna Systems Handbook, Artech House, June,
  2. Rayner, J. P., Wichello, A. P. and Cheetham, A. D., “Physical Characteristics of Plasma Antennas,” IEEE Transaction on Plasma Science, Vol. 32, No. 1, Februery, 2004, pp. 269-281.
  3. Kumar, R. and Bora, D., “A Reconfigurable Plasma Antenna,” Journal of Applied Physics, Vol. 107, No.5, 2010, pp. 053303-1–053303-9.
  4. Kumar, R. and Bora, D. “Wireless Communication Capability of a Reconfigurable Plasma Antenna,” Journal of Applied Physics, Vol. 109, No.6, 2011, pp. 063303-1 - 063303-9.
  5. Sadeghikia, F., Hodjat-Kashani, F., Rashed-Mohassel, J., and Ghayoomeh-Bozorgi, J., “Characterization of a Surface Wave Driven Plasma Monopole Antenna,” Journal of Electromagnetic Waves and Applications, Vol. 26, No. 2-3, 2012, pp. 239-250.
  6. Cerri, G., Leo, R. D., Primiani, V. M., and Russo, P., “Measurement of The Properties of a Plasma Column Used as a Radiating Element,” IEEE Transaction on Instrumentation and Measurement, Vol. 57, No. 2,  2008, pp. 242-247.
  7. Moisan, M. and Zakrzewski, Z., “Plasma Sources Based on the Propagation of Electromagnetic Surface Waves,” Journal of D: Applied Physics, Vol. 24, No.7 , 1991, pp. 1025-1048.
  8. Borg, G.G., Harris, J. H., Miljak, D. G., Martin, N. M., “Application of Plasma Columns to Radio frequency Antennas”, Applied Physics Letters, Vol. 74, No. 22, 1999, pp. 3272-3274.
  9. Borg, G. G., Harris, J. H., Martin, N. M., Thorncraft, D., Milliken, R., Miljak, D. G., Kwan, B., Ng, T. and Kircher, J., “Plasmas as Antennas: Theory, Experiment and Applications”, Physics of Plasmas, Vol. 7, No. 5, May 2000, pp. 2198-2202.
  10. Cerri G., Leo R. D., Primiani V. M., and Russo P., “Measurement of The Properties of a Plasma Column Used as a Radiating Element,” IEEE Transaction on Instrumentation and Measurement, Vol. 57, No. 2,  2008, pp. 242-247.
  11. Anderson, T., Alexeff, I., Farshi, E. and Karnam N., “An Operating Intelligent Plasma Antenna,” 16th IEEE International Conference on Pulsed Power, Albuquerque, New Mexico USA, Vol. 1, No. 1, June, 2000, pp. 353-356.
  12. Popov Oleg, A., High Density Plasma Sources: Design, Physics and Performance, Noyes publication, Park Ridge, New Jersey, 1995.
  13. Sadeghikia, F., Hodjat-Kashani, F., Rashed-Mohassel, J., and Ghayoomeh-Bozorgi, J., “A Yagi-Uda Plasma Monopole Array,” Journal of Electromagnetic Waves and Applications, Vol. 25, No. 7, 2012, pp. 885-894.
  14. Nickisch, L. J., and Franke, P. M., “Finite Difference Time Domain Solution of Maxwell's Equations For the Dispersive Ionosphere,” IEEE Antennas and Propagation Magazine, Vol. 34, No. 5, 1992, pp. 33-39.
  15. Russo, P., Cerri, G., and Vecchioni, E., “Self-Consistent Analysis of Cylindrical Plasma Antennas,” IEEE Transaction on Antennas and Propagation, Vol. 59, No. 5, 2011, pp. 1503-1511.
  16. Kunz, K. S. and Luebbers, R. J., The Finite Difference Time Domain Method For Electromagnetics, CRC press, Boca Raton, FL,
  17. Taflove, A., Computational Electromagnetics: The Finite Difference Time Domain Method, Artech House, Boston, FL, 1995.
  18. Luebbers, J., Kunz, K. S., Schneider, M. and Hansberger, F., “A Finite Difference Time Domain Near to Far Zone Transformation,” IEEE Transaction on Antennas and Propagation, Vol. 39, No. 4, April, 1991, pp. 429-433.
  19. Naz, M. Y. and Ghaffar, A., Rehman, N. U., Naseer, S. and Zakaullah, M., “Double and Triple Langmuir Probes Measurements in Inductively Coupled Nitrogen Plasma,” Progress In Electromagnetics Research, Vol. 114, 2011, pp.113-128.
  20. Naz, M. Y., Ghaffar, A., Rehman, N. U., Azam, M., Shukrullah, S. and Qayyum, A., “Symmetric and Asymmetric Double Langmuir Probes Characterization of Radio Frequency Inductively Coupled Nitrogen Plasma,” Progress In Electromagnetics Research, Vol. 115, 2011, pp.207-221.

  • تاریخ دریافت 17 فروردین 1393
  • تاریخ بازنگری 30 دی 1402
  • تاریخ پذیرش 31 فروردین 1395
  • تاریخ اولین انتشار 31 فروردین 1395