CN106898861A - 一种工作于太赫兹频段的等离子体天线 - Google Patents

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阮久福
宋哲
赵欣悦
黄波
王小康
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Abstract

本发明公开了一种工作于太赫兹频段的等离子体天线装置包括放电玻璃管和激光激励源；所述放电玻璃管内充有惰性气体和汞蒸气；所述激光激励源与所述放电玻璃管连接，用于激励所述惰性气体和汞蒸气产生等离子体。采用激光激励源电离气体使得等离子的密度较大，提高了等离子体的本征振荡频率，使得等离子体天线能够工作在太赫兹频段。

Description

一种工作于太赫兹频段的等离子体天线
技术领域
本发明涉及等离子体天线领域，特别是涉及一种工作于太赫兹频段的等离子体天线。
背景技术
等离子天线能够被设计的灵活多变，因为它可以实现电调节，其长度可以随着激励功率的大小而进行改变，等离子体天线的带宽，阻抗，方向性，辐射方向图随着等离子体的频率以及等离子体的碰撞频率而改变，而在现有技术中产生等离子体的方法有加热气体、高压电离、射频高功率源激励、侧壁铜环耦合激励，但是应用以上方法产生的等离子体的密度较低，等离子体的密度较低导致等离子体的本征振荡频率较低，这样就无法使等离子体天线工作于太赫兹频段。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够工作于太赫兹频段的等离子体天线。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种工作于太赫兹频段的等离子体天线装置包括放电玻璃管和激光激励源；
所述放电玻璃管内充有惰性气体和汞蒸气；
所述激光激励源与所述放电玻璃管连接，用于激励所述惰性气体和汞蒸气产生等离子体；
所述激光激励源的功率密度为5×103w/cm2，频率为13.56MHz；
所述惰性气体的压强为15mTorr-15Torr；
所述汞蒸气的密度为2.83×10-3kg/m3。
可选的，所述等离子体天线装置还包括电磁线圈，所述电磁线圈环绕所述放电玻璃管外壁轴向设置，用于产生沿所述放电玻璃管轴向的磁场。
可选的，所述等离子体天线装置还包括接地板，所述接地板上设置所述放电玻璃管；所述接地板的中间设置有小孔，所述激光激励源的激光束穿过所述小孔照射到所述放电玻璃管中。
可选的，所述接地板的几何中心到边缘的最短距离与所述放电玻璃管横截面的直径的比值大于12。
可选的，所述放电玻璃管的底端设置有底面为平面，上表面为凸面组成的半个凸透镜，用于聚焦所述激光激励源产生的激光光束。
可选的，所述放电玻璃管的顶端设置有平面镜。
可选的，所述平面镜与所述等离子体接触的一侧表面上涂覆有反光材料。
可选的，所述惰性气体具体包括氩气、氖气、氦气、氪气、氙气中至少一者。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：等离子体天线中的激光激励源电离放电玻璃管中的惰性气体和汞蒸气从而产生等离子体，采用激光束辐射气体使得等离子体的本征振荡频率到达太赫兹频段，由于等离子体的本征振荡频率高，所以保持了良好的隐身效果，等离子体天线装置大大简化了天线的整体结构。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明等离子体天线装置的结构；
图2为等离子天线装置中的玻璃管的底端部分的侧视图；
图3为等离子天线装置中的玻璃管的顶端部分的平面图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种能够产生太赫兹频段的等离子体天线。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示，一种工作于太赫兹频段下的等离子体天线装置包括放电玻璃管1和激光激励源5，所述放电玻璃管1内充有惰性气体3和汞蒸气；所述激光激励源5与所述放电玻璃管1连接，用于激励所述惰性气体3和汞蒸气产生等离子体。
在本实施例中，放电玻璃管1的横截面积沿轴向是均匀的，两端封闭，长度为300mm-1000mm，管壁厚度为2mm-5mm，为了防止放电玻璃管1由于高温环境而变形，采用派热克斯玻璃材料。
为了使气体能够被顺利地电离，所述激光激励源的功率密度为5×103w/cm2，频率为13.56MHz，供电电压为220V；放电玻璃管1内充有惰性气体使得放电玻璃管1内的压强保持在15mTorr～15Torr，所述汞蒸气的密度为2.83×10-3kg/m3，充入所述汞蒸气的作用是便于激发惰性气体，由于汞分子在受到激光照射后，电子获得能量跃迁，缩短惰性气体电离所需的时间。
如图1所示，所述等离子体天线装置还包括电磁线圈2，所述电磁线圈2环绕所述放电玻璃管1外壁轴向设置，在所述放电玻璃管1中的部分气体被电离为等离子体时，给所述电磁线圈2通入直流电，用于产生沿所述放电玻璃管1轴向的磁场，等离子体在磁场作用下运动，撞击其他分子，使得放电玻璃管1内的气体全部被电离，缩短了放电玻璃管内惰性气体变为等离子体的时间，使得所述放电玻璃管1内的气体全部被电离，不仅增加了等离子体的密度，还提高了等离子体的频率。等离子天线工作时，敌方雷达发射的电磁波一方面被吸收，另一方面被反射而偏离原来的方向，使得等离子天线具有很好的隐身特点，在发送完载波后关闭天线，管内气体迅速恢复为绝缘状态，不再对外辐射，极大地降低了雷达散射截面，实现了隐身。
如图1所示，所述等离子体天线装置还包括接地板6，所述接地板6上设置所述放电玻璃管1，所述接地板6设置有凹槽，用于固定所述放电玻璃管1，所述接地板6用于支撑所述放电玻璃管1；所述接地板6的中间设置有小孔，所述激光激励源5的激光束穿过所述小孔照射到所述放电玻璃管1中，在本实施例中，所述接地板的几何中心到边缘的最短距离与所述放电玻璃管横截面的直径的比值大于12。
如图2所示，所述放电玻璃管1的底端设置有半个凸透镜4，所述半个凸透镜4的底面为平面，表面为凸面组成的半个凸透镜。在本实施例中，所述半个凸透镜4的焦距为20mm，用于聚焦所述激光激励源5产生的激光光束，提高了激光激励源5的效率，所述半个凸透镜4的底面设置有凹槽，用于方便与所述激光激励源5连接。
如图3所示，所述放电玻璃管1的顶端设置有平面镜，所述平面镜与所述等离子体接触的一侧表面上涂覆有反光材料，避免激光束逸出玻璃管，在空气中形成等离子体通道，对辐射的电磁波信号造成干扰。
所述惰性气体3具体包括氩气、氖气、氦气、氪气、氙气中至少一者。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种工作于太赫兹频段的等离子体天线装置，其特征在于，所述等离子体天线装置包括放电玻璃管和激光激励源；
所述放电玻璃管内充有惰性气体和汞蒸气；
所述激光激励源与所述放电玻璃管连接，用于激励所述惰性气体和汞蒸气产生等离子体；
所述激光激励源的功率密度为5×103w/cm2，频率为13.56MHz；
所述惰性气体的压强为15mTorr-15Torr；
所述汞蒸气的密度为2.83×10-3kg/m3。
2.根据权利要求1所述的一种工作于太赫兹频段的等离子体天线装置，其特征在于，所述等离子体天线装置还包括电磁线圈，所述电磁线圈环绕所述放电玻璃管外壁轴向设置，用于产生沿所述放电玻璃管轴向的磁场。
3.根据权利要求1所述的一种工作于太赫兹频段的等离子体天线装置，其特征在于，所述等离子体天线装置还包括接地板，所述接地板上设置所述放电玻璃管；所述接地板的中间设置有小孔，所述激光激励源的激光束穿过所述小孔照射到所述放电玻璃管中。
4.根据权利要求3所述的一种工作于太赫兹频段的等离子体天线装置，其特征在于，所述接地板的几何中心到边缘的最短距离与所述放电玻璃管横截面的直径的比值大于12。
5.根据权利要求1所述的一种工作于太赫兹频段的等离子体天线装置，其特征在于，所述放电玻璃管的底端设置有底面为平面，上表面为凸面组成的半个凸透镜，用于聚焦所述激光激励源产生的激光光束。
6.根据权利要求1所述的一种工作于太赫兹频段的等离子体天线装置，其特征在于，所述放电玻璃管的顶端设置有平面镜。
7.根据权利要求6所述的一种工作于太赫兹频段的等离子体天线装置，其特征在于，所述平面镜与所述等离子体接触的一侧表面上涂覆有反光材料。
8.根据权利要求1所述的一种工作于太赫兹频段的等离子体天线装置，其特征在于，所述惰性气体具体包括氩气、氖气、氦气、氪气、氙气中至少一者。
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