CN114588726A - 一种除霾用电子束和电磁波组合的喷射系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种除霾用电子束和电磁波组合的喷射系统，其包括电磁喷射装置、电子束喷射装置、电磁信号源、电子束控制系统和切换控制系统，其中，所述的电磁喷射装置，用于向指定区域喷射圆极化电磁波信号；所述的电子束喷射装置，用于向指定区域喷射电子束；所述的电磁信号源，与电磁喷射装置连接，用于产生偏置电压信号和电磁波信号；所述的电子束控制系统，与电子束喷射装置连接，用于控制电子束喷射的密度；所述的切换控制系统，与电磁喷射装置、电子束喷射装置连接，用于切换电子束喷射和电磁波信号喷射。本发明具有很高的集成度，协调性好，工作效率高，在环境保护中有良好的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于电子设备与环境保护技术领域，尤其是涉及一种除霾用电子束和电磁波组合的喷射系统。
背景技术
雾霾，是空气中的灰尘、硫酸、硝酸、有机碳氢化合物等形成的气溶胶粒子，目前，气溶胶雾霾越来越严重，严重影响人们的健康，产生哮喘、气管炎、咽炎等呼吸道疾病。与此同时，雾霾的出现也对电磁波的传播产生影响，从而制约电子信息系统效能的发挥。由于雾霾是人类活动过程中产生的附加产物，难以通过停止人类活动来切断雾霾产生的源头。因此，研究人工除霾方法，在局部范围里缓解雾霾、或者切断雾霾源是目前研究的重要领域。
电磁波具有既能在自由空间传播、也能在导波结构传播、还能在限制性区域内存在的多形态、多场景特点，因此，电磁除霾是近年来研究的重点。电磁除霾的主要技术方案是先向指定区域喷射电子束，再向指定区域喷射电磁波，以达到聚集雾霾颗粒的效果。因此，电磁除霾系统需要电子束喷射系统和电磁波信号喷射系统两个系统。目前，这种架构的缺点在于：上述两个系统是分离的，各个系统的功能单一，可控性差、协调性差，且效率低。
发明内容
为解决上述问题，本发明的目的是提供一种集成度高、可控性好的除霾用电子束和电磁波组合的喷射系统。
为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：
一种除霾用电子束和电磁波组合的喷射系统，其包括电磁喷射装置、电子束喷射装置、电磁信号源、电子束控制系统和切换控制系统，其中，
所述的电磁喷射装置，用于向指定区域喷射圆极化电磁波信号；
所述的电子束喷射装置，用于向指定区域喷射电子束；
所述的电磁信号源，与电磁喷射装置连接，用于产生偏置电压信号和电磁波信号；
所述的电子束控制系统，与电子束喷射装置连接，用于控制电子束喷射的密度；
所述的切换控制系统，与电磁喷射装置、电子束喷射装置连接，用于切换电子束喷射和电磁波信号喷射。
进一步地，上述的电磁喷射装置，其包括电磁发射用天线，天线采用具有圆极化的螺旋天线，螺旋天线与电磁信号源连接，螺旋天线上加载有变容二极管，通过电磁信号源提供受调控的反偏电压，改变变容二极管的电容，从而改变螺旋天线的谐振频率。
更进一步地，上述的螺旋天线的直径设为D，D大于0.25个工作波长，且小于0.46个工作波长；螺旋天线的螺距设为s，且s<D。
更进一步地，上述的螺旋天线下端安装有反射板。
再进一步地，上述的反射板具有二次曲面特征的上表面，上表面朝向螺旋天线，二次曲面包括但不限于球面、抛物面、双曲面、平面、椭球面。
再进一步地，上述的反射板的中心具有空心部，空心部用于放置电子束喷射装置，空心部的直径为d，且d<D，反射板的半径等于R+d/2，且R大于或等于3个工作波长。
进一步地，上述的电子束喷射装置，其包括阴极、阳极、永磁体，阴极与电子发射区域电连接，阳极位于阴极正上方，永磁体位于阳极上方，且通过支撑件支撑。
更进一步地，上述的电子束喷射装置的宽度设为W，W<D，且0.9d<W<d。
由于采用如上所述的技术方案，本发明具有如下优越性：
该除霾用电子束和电磁波组合的喷射系统，其将电子束喷射和电磁波信号喷射集成为一体结构，具有很高的集成度，协调性好，工作效率高，便于除霾系统的小型化设计，为移动除霾设备提供了有效解决方案，在环境保护中有良好的应用前景。
附图说明
图1是本发明除霾用电子束和电磁波组合的喷射系统的结构示意图；
图2是图1中的电磁喷射装置的结构示意图；
图3是图1中的电子束喷射装置的结构示意图；
图中：1－变容二极管；2－支撑体；3－反射板；4－电磁信号源；5－切换控制系统；6－传输线；7－电子束控制系统；8－电子束喷射装置；9－电磁喷射装置；10－螺旋天线；11－支撑件；12－永磁体；13－阳极；14－阴极；15－电子发射区域。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步详细说明。
如图1、2、3所示，本发明除霾用电子束和电磁波组合的喷射系统，其包括电磁喷射装置9、电子束喷射装置8、电磁信号源4、电子束控制系统7和切换控制系统5，电磁喷射装置与电子束喷射装置通过支撑体2安装在一起，其中，
所述的电磁喷射装置，用于向指定区域喷射圆极化电磁波信号；
所述的电子束喷射装置，用于向指定区域喷射电子束；
所述的电磁信号源，用于产生偏置电压信号和电磁波信号；
所述的电子束控制系统，用于控制电子束喷射的密度；
所述的切换控制系统，用于切换电子束喷射和电磁波信号喷射；切换控制系统与电磁信号源、电子束控制系统通过通信线缆连接。
上述的支撑体采用绝缘刚性材料，包括但不限于陶瓷、钢化玻璃、云母、大理石。
上述的电磁喷射装置，其包括电磁发射用天线，天线采用具有圆极化的螺旋天线10，电磁喷射装置的中心频率为f，螺旋天线的上端最后一个螺旋设置有变容二极管1，变容二极管的耐压大于20伏、频率高于400MHz，通过改变变容二极管的电容，进而改变螺旋天线的谐振频率，变化范围为0.9f～1.1f；螺旋天线10与电磁信号源4通过传输线6连接，由电磁信号源提供反偏电压，通过电磁信号源提供受调控的反偏电压，改变变容二极管的电容，从而改变螺旋天线的谐振频率。
上述的螺旋天线的材料为导电性能良好的金属材料、或者具有与金属相当导电率的人工材料；螺旋天线的直径设为D，D大于0.25个工作波长，且小于0.46个工作波长；螺旋天线的螺距设为s，且s<D。
为了提高螺旋天线的定向性，防止下端信号过大，上述的螺旋天线下端安装有反射板3，反射板具有二次曲面特征的上表面，上表面朝向螺旋天线，二次曲面包括但不限于球面、抛物面、双曲面、平面、椭球面；反射板的中心具有空心部，空心部用于放置电子束喷射装置，空心部的直径为d，且d<D，反射板的材料为导电性能良好的金属材料、或者具有与金属相当导电率的人工材料；反射板的半径等于R+d/2，且R大于或等于3个工作波长。
上述的螺旋天线的螺旋的个数大于6，且小于12。
优选地，上述的传输线的特性阻抗为50Ω、或75Ω；传输线的类型包括但不限于同轴线路、微带线。
电子束喷射装置的结构，如图3所示，其包括阴极14、阳极13、永磁体12，阴极14连接电子发射区域15，阳极13位于阴极正上方，永磁体12位于阳极上方，并且通过支撑件11支撑；其中，阴极14为负电极，电子发射区域15确定了电子的发射面积；阳极13为正电极，用于吸引从电子发射区域发射出来的电子；永磁体12用于吸引电子并约束电子；钢材料的支撑件11用于支撑永磁体；电子束喷射装置的宽度设为W，W<D，且0.9d<W<d。
电磁信号源的频率范围为0.9f～1.1f，电磁信号源输出的直流电压通过螺旋天线直接加载在变容二极管2上，使得变容二极管反偏；输出的电磁波信号是一个宽带信号，通过螺旋天线发射。
电子束控制系统的控制电压大于1kV，且小于10kV。
本发明除霾用电子束和电磁波组合的喷射系统，作为优选方案，电磁喷射装置的参数选取如下所示：
工作频率选为300MHz，根据电磁波理论可得其波长为1m；
螺旋天线的直径D选为0.36个波长，即D为0.36m；螺旋的个数取8；螺距s选为0.1个波长，即s为0.1m；
反射板的空心部直径d选为0.3个波长，即取d为0.3m；
R选为3个波长，即R为3m；
电子束喷射装置的宽度W选为0.28个波长，即W为0.28m；
变容二极管信号选为303B，其耐压为25伏、频率达到1000MHz；
选取电磁信号源的最高工作频率3GHz，最低工作频率10MHz；
电子束控制系统的控制电压选为大于1kV，且小于10kV。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，而非对本发明的限制，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，凡依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属本发明的专利保护范围之内。
Claims (8)
1.一种除霾用电子束和电磁波组合的喷射系统，其特征是：其包括电磁喷射装置、电子束喷射装置、电磁信号源、电子束控制系统和切换控制系统，其中，
所述的电磁喷射装置，用于向指定区域喷射圆极化电磁波信号；
所述的电子束喷射装置，用于向指定区域喷射电子束；
所述的电磁信号源，与电磁喷射装置连接，用于产生偏置电压信号和电磁波信号；
所述的电子束控制系统，与电子束喷射装置连接，用于控制电子束喷射的密度；
所述的切换控制系统，与电磁喷射装置、电子束喷射装置连接，用于切换电子束喷射和电磁波信号喷射。
2.根据权利要求1所述的除霾用电子束和电磁波组合的喷射系统，其特征是：其电磁喷射装置包括电磁发射用天线，天线采用具有圆极化的螺旋天线，螺旋天线与电磁信号源连接，螺旋天线上加载有变容二极管。
3.根据权利要求2所述的除霾用电子束和电磁波组合的喷射系统，其特征是：其螺旋天线的直径设为D，D大于0.25个工作波长，且小于0.46个工作波长；螺旋天线的螺距设为s，且s<D。
4.根据权利要求2所述的除霾用电子束和电磁波组合的喷射系统，其特征是：其螺旋天线下端安装有反射板。
5.根据权利要求4所述的除霾用电子束和电磁波组合的喷射系统，其特征是：其反射板具有二次曲面特征的上表面，上表面朝向螺旋天线，二次曲面包括但不限于球面、抛物面、双曲面、平面、椭球面。
6.根据权利要求3或4所述的除霾用电子束和电磁波组合的喷射系统，其特征是：其反射板的中心具有空心部，空心部用于放置电子束喷射装置，空心部的直径为d，且d<D，D为螺旋天线的直径；反射板的半径等于R+d/2，且R大于或等于3个工作波长。
7.根据权利要求1所述的除霾用电子束和电磁波组合的喷射系统，其特征是：其电子束喷射装置包括阴极、阳极、永磁体，阴极与电子发射区域电连接，阳极位于阴极正上方，永磁体位于阳极上方，且通过支撑件支撑。
8.根据权利要求6或7所述的除霾用电子束和电磁波组合的喷射系统，其特征是：其电子束喷射装置的宽度设为W，W<D，且0.9d<W<d，D为螺旋天线的直径，d为反射板中心具有的空心部的直径。
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