JP6057932B2 - Plasma antenna discharge tube and plasma antenna apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、プラズマアンテナ用放電管およびプラズマアンテナ装置に関し、特に、高周波電力を給電することによって放電管を導電性のアンテナとして動作させるプラズマアンテナ用放電管と、それを用いたプラズマアンテナ装置とに関するものである。 The present invention relates to a plasma antenna discharge tube and a plasma antenna device, and more particularly to a plasma antenna discharge tube that operates as a conductive antenna by supplying high-frequency power, and a plasma antenna device using the discharge tube. Is.
一般に、防衛分野において用いられるアンテナでは、特に、アンテナが使用されていない状態においては、低散乱断面積を実現することが望まれている。すなわち、アンテナとして単体のアンテナが使用されていない状態では、その単体のアンテナが全く別のアンテナから放射された電磁波を散乱させないことが求められる。 In general, in an antenna used in the defense field, it is desired to realize a low scattering cross section, particularly when the antenna is not used. That is, when a single antenna is not used as an antenna, it is required that the single antenna does not scatter electromagnetic waves radiated from another antenna.
また、複数の周波数に対応するために互いに近接するように配置された複数のアンテナを切り替えて使用する場合などにおいて、アンテナ間の相互干渉を抑制することが求められる。すなわち、使用されていないアンテナが、使用されているアンテナから放射される電磁波を散乱させないようにすることが求められる。 In addition, in a case where a plurality of antennas arranged so as to be close to each other in order to support a plurality of frequencies are used by switching, it is required to suppress mutual interference between the antennas. That is, it is required that an unused antenna does not scatter electromagnetic waves radiated from the used antenna.
従来、アンテナが使用されていない状態において、電気的に透明にすることが可能なアンテナとして、プラズマアンテナ装置がある。プラズマアンテナ装置では、たとえば、内部に電離性ガスが封入されて、両端に一対の電極端子が設置された誘電体チューブが使用される。各電極端子に接続された一対の配線を介してプラズマ励起用電源から電極端子にプラズマ生成用の電力を給電することで、電離性ガスがプラズマ状態にされる。プラズマ状態の電離性ガスは導電性を有するため、高周波電力を給電することで誘電体チューブはアンテナとして動作することになる。 Conventionally, there is a plasma antenna device as an antenna that can be made electrically transparent when the antenna is not used. In the plasma antenna device, for example, a dielectric tube in which an ionizing gas is sealed inside and a pair of electrode terminals are installed at both ends is used. By supplying power for generating plasma from the power source for plasma excitation to the electrode terminal via a pair of wires connected to each electrode terminal, the ionizing gas is brought into a plasma state. Since the ionizing gas in the plasma state has conductivity, the dielectric tube operates as an antenna by supplying high-frequency power.
このようなプラズマアンテナ装置に適用される放電管(誘電体チューブ)およびプラズマアンテナ装置を開示した特許文献の一例として、特許文献1がある。このプラズマアンテナ装置では、両端に一対の電極端子を有し、両端が近接するように折り曲げられた放電管を備えており、その放電管の両端が接地導体に近接して配置され、一対の配線の少なくとも一方に高周波電源からの高周波電力が給電される。
There exists
プラズマアンテナ装置では、散乱断面積を低くすることに加えて、高周波電力を効率的に放電管へ給電して放射すること、すなわち、アンテナ利得を向上させることが求められている。 In the plasma antenna device, in addition to reducing the scattering cross section, it is required to efficiently feed and radiate high frequency power to the discharge tube, that is, to improve the antenna gain.
本発明は、そのような開発の一環でなされたものであり、一つの目的は、アンテナ利得の向上が図られるプラズマアンテナ用放電管を提供することであり、他の目的は、そのようなプラズマアンテナ用放電管を適用したプラズマアンテナ装置を提供することである。 The present invention has been made as part of such development, and one object is to provide a discharge tube for a plasma antenna in which the antenna gain can be improved, and another object is to provide such a plasma. It is an object to provide a plasma antenna device to which an antenna discharge tube is applied.
本発明に係るプラズマアンテナ用放電管は、誘電体チューブと電離性ガスと第1の電極端子と第2の電極端子とを備えている。誘電体チューブは、一端部と他端部とを有し、一端部と他端部とが間隔を隔てて隣り合うように屈曲している。電離性ガスは、誘電体チューブに封入されている。第1の電極端子は、誘電体チューブにおける一端部と他端部とのそれぞれに配置されている。第2の電極端子は、第1の電極端子のそれぞれと対向するように誘電体チューブの外側に配置され、高周波電力の接地電位に保持されている。第1の電極端子は、誘電体チューブにおける一端部の内部と他端部の内部とのそれぞれに配置された放電電極と、一端が放電電極に接続され、他端が誘電体チューブの外部に導出されたリード端子とを含み、第2の電極端子は、放電電極がそれぞれ配置されている誘電体チューブの一端部および他端部を覆うように配置されている。
本発明に係る他のプラズマアンテナ用放電管は、誘電体チューブと電離性ガスと第1の電極端子と第2の電極端子とを備えている。誘電体チューブは、一端部と他端部とを有し、一端部と他端部とが間隔を隔てて隣り合うように屈曲している。電離性ガスは、誘電体チューブに封入されている。第1の電極端子は、誘電体チューブにおける一端部と他端部とのそれぞれに配置されている。第2の電極端子は、第1の電極端子のそれぞれと対向するように誘電体チューブの外側に配置され、高周波電力の接地電位に保持されている。第2の電極端子は、第1の電極端子が配置された誘電体チューブの一端部と他端部とを一体的に取り囲むように配置されている。
本発明に係るさらに他のプラズマアンテナ用放電管は、誘電体チューブと電離性ガスと第1の電極端子と第2の電極端子とを備えている。誘電体チューブは、一端部と他端部とを有し、一端部と他端部とが間隔を隔てて隣り合うように屈曲している。電離性ガスは、誘電体チューブに封入されている。第1の電極端子は、誘電体チューブにおける一端部と他端部とのそれぞれに配置されている。第2の電極端子は、第1の電極端子のそれぞれと対向するように誘電体チューブの外側に配置され、高周波電力の接地電位に保持されている。第2の電極端子は、第1の電極端子が配置された誘電体チューブの一端部と他端部とを個々に取り囲むように配置されている。
A discharge tube for a plasma antenna according to the present invention includes a dielectric tube, an ionizing gas, a first electrode terminal, and a second electrode terminal. The dielectric tube has one end and the other end, and is bent so that the one end and the other end are adjacent to each other with a gap therebetween. The ionizing gas is enclosed in a dielectric tube. The first electrode terminal is disposed on each of one end and the other end of the dielectric tube. The second electrode terminal is disposed outside the dielectric tube so as to face each of the first electrode terminals, and is held at the ground potential of the high frequency power. The first electrode terminal has a discharge electrode disposed in one end portion and the other end portion of the dielectric tube, one end connected to the discharge electrode, and the other end led out of the dielectric tube. The second electrode terminal is disposed so as to cover one end portion and the other end portion of the dielectric tube in which the discharge electrodes are respectively disposed.
Another discharge tube for a plasma antenna according to the present invention includes a dielectric tube, an ionizing gas, a first electrode terminal, and a second electrode terminal. The dielectric tube has one end and the other end, and is bent so that the one end and the other end are adjacent to each other with a gap therebetween. The ionizing gas is enclosed in a dielectric tube. The first electrode terminal is disposed on each of one end and the other end of the dielectric tube. The second electrode terminal is disposed outside the dielectric tube so as to face each of the first electrode terminals, and is held at the ground potential of the high frequency power. The second electrode terminal is disposed so as to integrally surround one end and the other end of the dielectric tube in which the first electrode terminal is disposed.
Still another discharge tube for a plasma antenna according to the present invention includes a dielectric tube, an ionizing gas, a first electrode terminal, and a second electrode terminal. The dielectric tube has one end and the other end, and is bent so that the one end and the other end are adjacent to each other with a gap therebetween. The ionizing gas is enclosed in a dielectric tube. The first electrode terminal is disposed on each of one end and the other end of the dielectric tube. The second electrode terminal is disposed outside the dielectric tube so as to face each of the first electrode terminals, and is held at the ground potential of the high frequency power. The second electrode terminal is disposed so as to individually surround one end and the other end of the dielectric tube in which the first electrode terminal is disposed.
本発明に係るプラズマアンテナ装置は、上述したプラズマアンテナ用放電管、他のプラズマアンテナ用放電管またはさらに他のプラズマアンテナ用放電管を有するプラズマアンテナ装置であって、プラズマ励起用電源と高周波電源と導電部材と高周波電力結合部とを備えている。プラズマ励起用電源は、誘電体チューブに封入された電離性ガスをプラズマ状態にする。高周波電源は、電離性ガスに高周波電力を供給する。導電部材は、プラズマ励起用電源と第1の電極端子とを電気的に接続する。高周波電力結合部は、高周波電源から供給される高周波電力を、導電部材に結合させる。 A plasma antenna device according to the present invention is a plasma antenna device having the above-described plasma antenna discharge tube , another plasma antenna discharge tube, or still another plasma antenna discharge tube, comprising: a plasma excitation power source; a high frequency power source; A conductive member and a high frequency power coupling portion are provided. The power source for plasma excitation turns the ionizing gas sealed in the dielectric tube into a plasma state. The high frequency power supply supplies high frequency power to the ionizing gas. The conductive member electrically connects the plasma excitation power source and the first electrode terminal. The high frequency power coupling unit couples the high frequency power supplied from the high frequency power source to the conductive member.
本発明に係るプラズマアンテナ用放電管、他のプラズマアンテナ用放電管またはさらに他のプラズマアンテナ用放電管によれば、第2の電極端子が配置されていることで、アンテナ利得を向上させることができる。 According to the plasma antenna discharge tube , the other plasma antenna discharge tube or the further other plasma antenna discharge tube according to the present invention, the antenna gain can be improved by arranging the second electrode terminal. it can.
本発明に係るプラズマアンテナ装置によれば、プラズマアンテナ用放電管に第2の電極端子が配置されていることで、アンテナ利得を向上させることができる。 According to the plasma antenna device of the present invention, the antenna gain can be improved by arranging the second electrode terminal in the plasma antenna discharge tube.
実施の形態1
ここでは、プラズマアンテナ用放電管の第1例について説明する。
Here, a first example of a plasma antenna discharge tube will be described.
図1および図2に、使用されていない状態のプラズマアンテナ用放電管1を示し、図3および図4に、使用されている状態のプラズマアンテナ用放電管1を示す。ここで、まず、プラズマアンテナ用放電管1の内部に示された破線をプラズマアンテナ用放電管1または誘電体チューブ2の軸とし、この方向に沿った方向をプラズマアンテナ用放電管1または誘電体チューブ2の軸の方向とする。また、この軸にそれぞれ垂直な紙面内(図2、図4)の方向および紙面(図1、図3)に垂直な方向を、プラズマアンテナ用放電管1または誘電体チューブ2の軸に垂直な方向とする。
FIG. 1 and FIG. 2 show the plasma
図1および図2に示すように、プラズマアンテナ用放電管1は、電離性ガス3aが封入された誘電体チューブ2と、一対の第1の電極端子4a、4bと、第2の電極端子7とを備えている。誘電体チューブ2は、一端部と他端部とが間隔を隔てて隣り合うように屈曲している。一対の第1の電極端子4a、4bのうち、第1の電極端子4aは、誘電体チューブ2の一端部に配置され、第1の電極端子4bは、誘電体チューブ2の他端部に配置されている。第2の電極端子7は、一対の第1の電極端子4a、4bと対向するように、誘電体チューブ2の外側に配置されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the plasma
各部の構成について詳しく説明する。プラズマアンテナ用放電管1では、電気絶縁性材料で構成された誘電体チューブ2によって放電空間が形成される。誘電体チューブ2の一端部と他端部とは近接するように折り曲げられており、その内部には電離性ガス3aが封入されている。誘電体チューブ2の部材(材料)として、たとえば、石英、硼珪酸ガラスやアルミナなどのセラミックス、アクリル樹脂やポリカーボネート樹脂などのプラスチック、ガラス繊維強化プラスチックなどの複合材料、または、それらを組合せた材料など、電気絶縁性を有する材料が用いられる。
The configuration of each part will be described in detail. In the plasma
アンテナが使用されていない状態において、低散乱断面積(低反射断面積)を実現するためには、比誘電率の値が真空の比誘電率の値(=1)に近い、ガラス繊維強化プラスチックを使用することが好ましい。また、プラズマ状態の電離性ガスから放出される紫外線によって誘電体チューブ2の劣化を抑制するために、誘電体チューブ2の内壁に保護膜(図示せず)を塗布してもよい。
In order to realize a low scattering cross section (low reflection cross section) when the antenna is not used, a glass fiber reinforced plastic whose relative dielectric constant is close to the vacuum relative dielectric constant (= 1). Is preferably used. Further, a protective film (not shown) may be applied to the inner wall of the
電離性ガス3として、希ガスを主成分とする不活性ガスが封入されている。希ガスとしては、ヘリウム(He)、ネオン(Ne)、アルゴン(Ar)、キセノン(Xe)およびクリプトン(Kr)のうち、少なくとも1種類の希ガスが含まれていればよい。また、放電効率を向上するため、希ガスとともに水銀(Hg)を封入してもよい。電離性ガス3の圧力は、安定的なグロー状の放電を維持できる圧力範囲であればよく、電離性ガス3の圧力は10Pa〜15kPaに設定することができる。プラズマアンテナ装置として使用するためには、図3および図4に示されるプラズマ状態の電離性ガス3b中における高周波電力の損失を抑制するため、10Pa〜1kPaの範囲であることが好ましい。
As the
誘電体チューブ2の一端部と他端部とには、一対の第1の電極端子4a、4bが設置されている。第1の電極端子4a、4bは、放電電極5a、5bとリード線6a、6bとから構成される。放電電極5a、5bは、誘電体チューブ2の内部に設置されている。リード線6a、6bは、一端が放電電極5a、5bの底部と接続され、他端は誘電体チューブ2の外部に導出されている。
A pair of
放電電極5a、5bの部材(材料)として、たとえば、ニッケル(Ni)、モリブデン(Mo)、タングステン(W)などの材料などが用いられる。放電電極5a、5bの形状として、板材の曲げ加工、射出成形、部材の溶接やカシメなどの公知の方法によって作製した、円柱、円筒、有底開口(カップ)、渦巻き、コイルなどの形状を用いることができる。
As a member (material) of the
照明用の放電管と同様に、放電管の効率および寿命を高めるためには、放電電極全体の表面積が大きくなる構造が好ましい。また、放電電極5a、5bの表面に電子放出性物質(図示せず)を塗布することで、放電効率を向上させることができる。
Similarly to the illumination discharge tube, in order to increase the efficiency and life of the discharge tube, a structure in which the surface area of the entire discharge electrode is increased is preferable. Moreover, the discharge efficiency can be improved by applying an electron-emitting substance (not shown) to the surfaces of the
また、たとえば、円筒、有底開口(カップ)の形状を有する放電電極の場合では、円筒の内側の空間として1〜5mm程度の空間に設定したり、また、うず巻きやコイルからなる放電電極の場合では、隣り合う巻き線の間隔を1〜5mm程度に設定することで、ホローカソード効果を利用することができ、効率的に電子を生成させることができる。 Further, for example, in the case of a discharge electrode having a shape of a cylinder or a bottomed opening (cup), the space inside the cylinder is set to a space of about 1 to 5 mm, or in the case of a discharge electrode made of a spiral or a coil. Then, by setting the interval between adjacent windings to about 1 to 5 mm, the hollow cathode effect can be used, and electrons can be generated efficiently.
リード線6a、6bは、誘電体チューブ2の外部において、所定の配線(図示せず)に電気的に接続される。リード線6a、6bの部材(材料)として、誘電体チューブ2端部の気密性を確保するために、誘電体チューブ2を構成する材料の熱膨張係数の値に近い熱膨張係数を有する導電性の材料により構成されることが望ましい。たとえば、誘電体チューブ2が硬質ガラスからなる場合には、モリブデン(Mo)やタングステン(W)などを用いることができる。また、誘電体チューブ2がガラス繊維強化プラスチックなどの複合材料からなる場合は、リード線6a、6bの熱膨張係数の値に近い熱膨張係数を有する複合材料を選ぶことができる。
The
第2の電極端子7は平板状に形成されている。第2の電極端子7は、放電電極5a、5bおよびリード線6a、6bと対向する範囲において、誘電体チューブ2および第1の電極端子4と略平行になるように、誘電体チューブ2の外部に設置されている。第2の電極端子7は、所定の配線(図示せず)によって高周波電力の接地電位に保持される。第2の電極端子7の部材(材料)として、導電性があればよく、銅(Cu)、アルミニウム(Al)などの材料を適用することができる。第1例に係るプラズマアンテナ用放電管1は、上記のように構成される。
The
次に、上述したプラズマアンテナ用放電管1が使用されている状態(プラズマアンテナとして動作している状態)について説明する。プラズマ励起用電源(図示せず)をオンすることで、所定の電力が一対の第1の電極端子4a、4bへ給電される。これにより、図3および図4に示すように、誘電体チューブ2に封入されている電離性ガス3aがプラズマ化されて、プラズマ状態の電離性ガス3bが生成される。プラズマ状態の電離性ガス3bは、高周波に対して導電体として作用することになる。
Next, a state in which the above-described plasma
上述したプラズマアンテナ用放電管1では、第2の電極端子7が設置されていることで、アンテナ利得を向上させることができる。このことについて、比較例に係るプラズマアンテナ用放電管との関係で説明する。
In the plasma
まず、比較例に係るプラズマアンテナ用放電管を図5に示す。ここでは、誘電体チューブ2の対称性により、誘電体チューブ2の一方の端部とその近傍を示す。図5に示すように、比較例に係るプラズマアンテナ用放電管では、第2の電極端子が配置されていないことを除いて、第1例に係るプラズマアンテナ用放電管(図1)と同様に、誘電体チューブ2を備え、誘電体チューブ2には電離性ガス3aが封入されており、誘電体チューブ2の端部には第1の電極端子4が配置されている。
First, a discharge tube for a plasma antenna according to a comparative example is shown in FIG. Here, due to the symmetry of the
第1の電極端子4では、配線8として同軸ケーブルが用いられている。同軸ケーブルでは、中心導体11を取り囲むように絶縁体10が設けられ、その絶縁体10を覆うように外部導体9が装着されている。
In the
プラズマ励起用電源(図示せず)をオンすることで、所定の電力が第1の電極端子4へ給電されて、誘電体チューブ2内にプラズマ状態の電離性ガス3bが生成される。その様子を図6に示す。図6では、プラズマ化した電離性ガス3bとともに、第1の電極端子4と配線8との接続部を挟んで、高周波電力が伝搬する様子が模式的に示されている。
By turning on a plasma excitation power source (not shown), predetermined power is supplied to the
比較例に係るプラズマアンテナ用放電管では、第2の電極端子が設置されていない。この場合、誘電体チューブ2の内部では、誘電体チューブ2の軸に沿った電界12a(横磁気モード)による高周波電力の伝搬が行われる。他方、配線8の内部では、中心導体11の軸に垂直な電界12b(横電磁気モード)による高周波電力の伝搬が行われる。
In the plasma antenna discharge tube according to the comparative example, the second electrode terminal is not provided. In this case, high-frequency power is propagated by the
このため、第1の電極端子4と配線8との接続部では、電界12aと電界12bの向きが90度異なることになり、電界12aと電界12bとが結合することができず、第1の電極端子4と配線8との間で高周波電力の反射が生じてしまうという課題がある。つまり、第1の電極端子4が高周波電力の給電線路として動作する位置にある場合に、アンテナ利得が低下してしまうという課題がある。
For this reason, in the connection part of the
比較例に対して、第1例に係るプラズマアンテナ用放電管1では、誘電体チューブ2の外部において、第1の電極端子4と対向するように、接地電位に保持された第2の電極端子7が配置されている。第2の電極端子7が配置されていることで、図7に示すように、プラズマアンテナ用放電管1が使用されている状態では、誘電体チューブ2の内部において、プラズマ状態の電離性ガス4bと第2の電極端子7の間で、誘電体チューブ2の軸に垂直な電界12が維持されることになる。
In contrast to the comparative example, in the plasma
これにより、誘電体チューブ2内部においても、電界12(横電磁気モード)による高周波電力の伝搬が行われる。このため、第1の電極端子4と配線8との間で、高周波電力の伝搬モードが同じ伝搬モードとなり、第1の電極端子4と配線8との接続部で電界12を効率的に結合させることができる。その結果、第1の電極端子4と配線8との接続部において、高周波電力が反射するのを抑制することができ、アンテナ利得を向上させることができる。
Thereby, also in the
高周波電力の周波数帯域としては、電力の伝搬の仕方が電波的に振る舞う周波数帯域を使用することができ、具体的には、AM放送などで使用される中波(300−3000kHz)以上の周波数の高周波電力に対して、上述した作用を得ることができる。ただし、それ以下の周波数帯域についても、第2の電極端子を備えたプラズマアンテナ用放電管1を適用することで、上述した作用を限定的に得ることができる。
As the frequency band of the high frequency power, a frequency band in which the way of propagation of power behaves like a radio wave can be used. Specifically, a frequency of a medium wave (300-3000 kHz) or more used in AM broadcasting or the like. The above-described action can be obtained for high-frequency power. However, the operation described above can be obtained in a limited manner by applying the plasma
誘電体チューブ2の寸法は、高周波電力の周波数から決定される。誘電体チューブ2の軸の方向の長さは、たとえば、誘電体チューブ2をモノポールアンテナとして使用する場合、誘電体チューブ2の軸の方向の長さを、高周波電力の波長の2分の1の奇数倍となるように設定することで、アンテナ利得を向上することができる。
The dimension of the
第2の電極端子7は、高周波電力に対して十分に導電性があればよく、たとえば、第2の電極端子7が銅(Cu)から形成されている場合では、第2の電極端子7の厚みが表皮深さ(高周波電力の周波数が1MHzの場合に、およそ100μm程度)に相当する厚さよりも厚くなるように設定すればよい。
The
第2の電極端子7と第1の電極端子4との間隔(間隔A)は、第2の電極端子7と第1の電極端子4とが電気的に結合するために、高周波電力の波長よりも短く設定される。また、第2の電極端子7とプラズマ状態の電離性ガス3bとの間隔(間隔B)は、第2の電極端子7とプラズマ状態の電離性ガス3bとが電気的に結合するために、高周波電力の波長よりも短く設定される。間隔Aおよび間隔Bが、プラズマ状態の電離性ガス3bの半径の3倍以下であると、第2の電極端子7とプラズマ状態と電離性ガス3bとの間の電気的な結合を強くすることができるので、特に好ましい。
The distance (interval A) between the
また、図8または図9に示すように、間隔Aおよび間隔Bを、誘電体チューブ2の軸方向において変化させてもよい。特に、配線8の接地電極と第2の電極端子7を接続する場合において、配線8の接地電極(外部導体)における誘電体チューブ2側の端部の軸からの距離と、第2の電極端子7における配線8側の端部の軸からの距離とを合わせることで、配線8の接地電極と第2の電極端子7の接続を段差なく行うことができ、接続部における高周波電力の損失を抑制することができる。
Further, as shown in FIG. 8 or FIG. 9, the interval A and the interval B may be changed in the axial direction of the
第2の電極端子7は、高周波電力の伝搬モードを一様に保つため、誘電体チューブ2の軸の方向において、放電電極5およびリード線6の全体と少なくとも対向していることが望ましい。第2の電極端子7が、放電電極5またはリード線6に対して部分的に対向していた場合でも上述した作用は得られるが、第2の電極端子7が位置していない範囲では、高周波電力の伝搬モードが乱れるため、上述した作用は限定的になる。また。第2の電極端子7は、第1の電極端子4の他、誘電体チューブ2のプラズマアンテナの放射体として使用しない部分まで伸長させることができる。第2の電極端子7を伸長することで、プラズマアンテナの放射体までの間の高周波電力の損失を抑制することができる。
The
なお、図1等において説明したプラズマアンテナ用放電管1では、第2の電極端子として、連続した一枚の平板状の第2の電極端子7を例に挙げて説明した。第2の電極端子としては、第2の電極端子面内が、高周波電力の接地電位に保持されていれば、複数に分割された第2の電極端子であってもよく、また、第2の電極端子面内に開口が形成された第2の電極端子であってもよい。ただし、高周波電力に対して、隙間はコンデンサとして作用するため、第2の電極端子7は開口部のない連続的につながっている構造であることが好ましい。
In the plasma
さらに、第2の電極端子としては、図10に示すように、誘電体チューブ2の形状(放電空間の形状)に沿った曲面形状を有する第2の電極端子7であってもよい。第2の電極端子7の形状を放電空間に沿った形状とすることにより、プラズマ状態の電離性ガス3bと第2の電極端子7との間に形成される電界12を誘電体チューブ2の断面内に集中させることができ、高周波電力が反射するのをより効果的に抑制することができ、アンテナ利得をさらに向上させることができる。
Furthermore, as shown in FIG. 10, the second electrode terminal may be a
また、第2の電極端子としては、図11および図12に示すように、第1の電極端子4が配置されている誘電体チューブ2の2つの端部を取り囲むように配置された第2の電極端子7であってもよい。すなわち、第1の電極端子4と対向する領域をすべて覆う第2の電極端子7であってもよい。
Further, as shown in FIG. 11 and FIG. 12, the second electrode terminal is a second electrode disposed so as to surround two ends of the
このような第2の電極端子7によって、誘電体チューブ2の内部を伝搬する高周波電力のすべての電界成分を漏れなく第2の電極端子7と結合させることができ、高周波電力の反射を確実に抑制することができる。また、第1の電極端子4は第2の電極端子7によって周囲から電気的に遮蔽されているため、周囲からのノイズがプラズマアンテナの動作に与える影響を低減する効果がある。
By such a
なお、それぞれ説明したプラズマアンテナ用放電管では、誘電体チューブ2および第2の電極端子7の周囲の構造について図示されていないが、誘電体チューブ2および第2の電極端子7の周囲は電気絶縁性材料で包囲されていればよい。
In each of the plasma antenna discharge tubes described above, the structure around the
電気絶縁性材料としては、0.1mPa以下の高真空または1気圧以上の希ガス、空気やSF6などの不活性ガス、石英、硼珪酸ガラスやアルミナなどのセラミックス、アクリル樹脂やポリカーボネート樹脂などのプラスチック、ガラス繊維強化プラスチックなどの複合材料、または、それらを組合せた材料が用いられる。 Examples of the electrically insulating material include a high vacuum of 0.1 mPa or less or a rare gas of 1 atm or more, an inert gas such as air or SF 6 , ceramics such as quartz, borosilicate glass and alumina, acrylic resin, and polycarbonate resin. A composite material such as plastic, glass fiber reinforced plastic, or a combination thereof is used.
プラズマアンテナが使用されていない状態において、低反射断面積を実現するためには、比誘電率の値が真空の比誘電率の値(=1)に近い不活性ガスやガラス繊維強化プラスチックを使用することが好ましい。また、プラスチックや複合材料を使用することで、外部からの衝撃に対する耐性を向上させることができる。 In order to achieve a low reflection cross section when the plasma antenna is not used, use an inert gas or glass fiber reinforced plastic whose dielectric constant is close to the vacuum dielectric constant (= 1). It is preferable to do. Further, by using a plastic or a composite material, it is possible to improve resistance to external impact.
実施の形態2
ここでは、プラズマアンテナ用放電管の第2例について説明する。
Here, a second example of the plasma antenna discharge tube will be described.
図13および図14に示すように、プラズマアンテナ用放電管1では、一対の第2の電極端子7a、7bが配置されている。第2の電極端子7aは、第1の電極端子4aと対向するように、誘電体チューブ2における一端部の外側に配置されている。また、第2の電極端子7aは、誘電体チューブ2および第1の電極端子4aに対して同軸になるように配置されている。
As shown in FIGS. 13 and 14, in the plasma
第2の電極端子7bは、第1の電極端子4bと対向するように、誘電体チューブ2における他端部の外側に配置されている。また、第2の電極端子7bは、誘電体チューブ2および第1の電極端子4bに対して同軸になるように配置されている。一対の第2の電極端子7a、7bは、高周波電力の接地電位に保持されている。
The
なお、これ以外の構成については、図1および図2に示すプラズマアンテナ用放電管1の構成と同様なので、同一部材には同一符号を付し、必要である場合を除きその説明を繰り返さないこととする。
In addition, since it is the same as that of the structure of the
次に、上述したプラズマアンテナ用放電管1が使用されている状態について説明する。プラズマ励起用電源(図示せず)をオンすることで、所定の電力が一対の第1の電極端子4a、4bへ給電される。これにより、図15および図16に示すように、誘電体チューブ2に封入されている電離性ガス3aがプラズマ化されて、プラズマ状態の電離性ガス3bが生成される。プラズマ状態の電離性ガス3bは、高周波に対して導電体として作用する。
Next, a state where the above-described plasma
上述したプラズマアンテナ用放電管1では、第2の電極端子7aによって第1の電極端子4aが電気的に遮蔽され、第2の電極端子7bによって第1の電極端子4bが電気的に遮蔽されることによって、第1の電極端子4aと第1の電極端子4bとが互いに電気的に遮蔽されることになる。
In the plasma
これにより、第1の電極端子4aと第1の電極端子4bとの間の干渉の影響を受けることなく、誘電体チューブ2内部を伝搬する高周波電力の伝搬モードは、配線8の内部を伝搬する高周波電力の伝搬モードと同じ伝搬モードが維持されることになる。その結果、第1の電極端子4と配線8との接続部における高周波電力の反射を、効果的に抑制することができる。
Thereby, the propagation mode of the high-frequency power propagating through the
発明者らは、上述したプラズマアンテナ用放電管について、高周波電力が伝搬する様子を有限差分時間領域法に基づくシミュレーションによって評価を行った。 The inventors have evaluated the manner in which high-frequency power propagates in the plasma antenna discharge tube described above by simulation based on the finite difference time domain method.
まず、第2の電極端子を有していない比較例に係るプラズマアンテナ用放電管のシミュレーションモデルを図17(a)に示し、その評価結果を図17(b)に示す。上述したプラズマアンテナ用放電管1のシミュレーションモデルを図18(a)に示し、その評価結果を図18(b)に示す。
First, a simulation model of a discharge tube for a plasma antenna according to a comparative example that does not have the second electrode terminal is shown in FIG. 17A, and the evaluation result is shown in FIG. FIG. 18A shows a simulation model of the plasma
図17(a)および図18(a)に示すように、シミュレーションモデルとして、縦軸を誘電体チューブの軸方向とし、横軸を、誘電体チューブの軸に直交する方向(径方向)として、第1の電極端子4と配線8(同軸ケーブル)との接続部とその近傍の領域(断面)を解析対象とした。なお、解析結果を見やすくするために、縦軸方向の寸法に対して横軸方向の寸法を拡大させている。
As shown in FIGS. 17 (a) and 18 (a), as a simulation model, the vertical axis is the axial direction of the dielectric tube, and the horizontal axis is the direction (radial direction) orthogonal to the axis of the dielectric tube, A connection portion between the
第1の電極端子4に電気的に接続された配線8としての同軸ケーブルの中心導体11に給電される高周波電力の周波数を500MHzとした。プラズマのパラメータとして、電子密度を1×1012cm-3、衝突周波数を1GHzとした。プラズマアンテナ用放電管1および配線8の周囲は空気14とした。なお、シミュレーションでは計算を簡単にするため、誘電体チューブ2、プラズマ状態の電離性ガス3bの形状を直方体として扱ったが、これらの仮定がシミュレーションの結果に大きな影響を与えるものではない。
The frequency of the high frequency power fed to the
シミュレーション結果について説明する。図17(b)に示すように、第2の電極端子が設置されていない比較例に係るプラズマアンテナ用放電管では、第1の電極端子4と配線8との接続部において電界を結合させることができず、第1の電極端子4と配線8の間で高周波電力の反射が生じ、丸印CCに示すように、誘電体チューブ2の径方向(紙面左右方向)の電界Erの強度が弱められていることがわかる。
The simulation result will be described. As shown in FIG. 17B, in the plasma antenna discharge tube according to the comparative example in which the second electrode terminal is not installed, the electric field is coupled at the connection portion between the
なお、図17(b)では、空気14の領域に電界が存在していることが認められるが、これは、第1の電極端子4において反射された高周波電力が誘電体チューブ2を通過して空気14の領域に伝搬したためである。
In FIG. 17B, it can be seen that an electric field exists in the area of the
一方、図18(b)に示すように、上述したプラズマアンテナ用放電管では、第2の電極端子7を設置することによって、第1の電極端子4と配線8との接続部において電界を結合させることができ、第1の電極端子4と配線8との間で高周波電力の反射が抑制されて、丸印CEに示すように、径方向の電界Erの強度は弱められていないことがわかる。すなわち、上述したプラズマアンテナ用放電管では、配線に給電された高周波電力を効率よくプラズマアンテナ用放電管へ伝搬させることができることがわかる。
On the other hand, as shown in FIG. 18B, in the plasma antenna discharge tube described above, the electric field is coupled at the connection portion between the
なお、上述したプラズマアンテナ用放電管では、第1の電極端子4は第2の電極端子7によって周囲から電気的に遮蔽されているため、周囲からのノイズの影響を低減する効果がある。これは、図18(b)に示されているように、同軸ケーブル(配線8)および誘電体チューブ2の内部を伝搬する高周波電力が、同軸ケーブル(配線8)および第2の電極端子7の外部に漏洩していないことと一致する。
In the plasma antenna discharge tube described above, since the
実施の形態3
ここでは、プラズマアンテナ用放電管の第3例について説明する。
Here, a third example of a plasma antenna discharge tube will be described.
図19および図20に示すように、プラズマアンテナ用放電管1では、誘電体チューブ2の内部に、誘電体筒15a、15bおよび第3の電極端子16a、16bが配置されている。誘電体筒15aは、第1の電極端子4aを取り囲み、第1の電極端子4aに対して同軸になるように、誘電体チューブ2における一端部の内部に配置されている。第3の電極端子16aは、第1の電極端子4aと対向するように誘電体筒15aと第1の電極端子4aとの間に配置されている。
As shown in FIG. 19 and FIG. 20, in the plasma
誘電体筒15bは、第1の電極端子4bを取り囲み、第1の電極端子4bに対して同軸になるように、誘電体チューブ2における他端部の内部に配置されている。第3の電極端子16bは、第1の電極端子4bと対向するように誘電体筒15bと第1の電極端子4bとの間に配置されている。
The
なお、これ以外の構成については、図1および図2に示すプラズマアンテナ用放電管1の構成と同様なので、同一部材には同一符号を付し、必要である場合を除きその説明を繰り返さないこととする。
In addition, since it is the same as that of the structure of the
誘電体筒15a、15bと第3の電極端子16a、16bについて、具体的に説明する。誘電体筒15a、15bの部材(材料)として、誘電体チューブ2の材料と同じ材料を用いることができ、たとえば、石英、硼珪酸ガラスやアルミナなどのセラミックス、アクリル樹脂やポリカーボネート樹脂などのプラスチック、ガラス繊維強化プラスチックなどの複合材料、または、それらを組合せた材料など、電気絶縁性を有する材料が用いられる。誘電体筒15a、15bの材料として、誘電体チューブ2の材料と同じ材料を用いることで、誘電体チューブを接合や一体成型などの公知の方法によって容易に作製することができる。
The
なお、誘電体筒15a、15bの部材(材料)と誘電体チューブ2の部材(材料)とは異なっていてもよい。誘電体筒15a、15bは放電電極5a、5bに近接して配置されるため、放電を行っている間に、誘電体筒15a、15bは放電電極5a、5bによって加熱されることになる。そのため、誘電体筒15a、15bは、石英、硼珪酸ガラスなどの耐熱性を有する材料で構成されることが好ましい。誘電体筒15a、15bの材料として耐熱性を有する材料を適用することで、誘電体チューブ2に伝達される熱を低減させることができ、誘電体チューブ2の部材として、耐熱性を有していない材料を適用することができる。
The members (materials) of the
第3の電極端子16a、16bの部材(材料)としては、放電電極5a、5bの材料と同じ材料を用いることができ、たとえば、ニッケル(Ni)、モリブデン(Mo)、タングステン(W)などの材料を用いることができる。第3の電極端子16a、16bは、板材の曲げ加工、射出成形、部材の溶接やカシメなど公知の方法によって、円筒電極として作製することができる。また、蒸着、スパッタリング、メッキなどの方法によって、誘電体筒15a、15bにおける第1の電極端子4a、4bと対向する表面(領域)に、第3の電極端子16a、16bを直接形成するようにしてもよい。
As the member (material) of the
第3の電極端子16a、16bの表面に機械加工などで生じる継ぎ目が存在すると、高周波電力の伝搬モードが乱れてしまうことがある。このため、第3の電極端子16a、16bとしては、蒸着、スパッタリング、メッキなどの方法によって誘電体筒15a、15b上に直接形成されたものを使用することが好ましい。
If a seam generated by machining or the like exists on the surfaces of the
第3の電極端子16a、16bは、放電電極5a、5bに対向するように配置されるため、放電を行っている間に、第3の電極端子16a、16bの表面または放電電極5a、5bの表面からスパッタされた部材または蒸発した部材が、放電電極5a、5bの表面または第3の電極端子16a、16bの表面に相互に付着することがある。第3の電極端子16a、16bの部材(材料)として、放電電極5a、5bの材料と同じ材料を用いることで、放電を長時間行っても、第3の電極端子16a、16bまたは放電電極5a、5bの表面組成を一定に保持することができる。
Since the
次に、上述したプラズマアンテナ用放電管1が使用されている状態について説明する。プラズマ励起用電源(図示せず)をオンすることで、所定の電力が一対の第1の電極端子4a、4bへ給電される。これにより、図21および図22に示すように、誘電体チューブ2に封入されている電離性ガス3aがプラズマ化されて、プラズマ状態の電離性ガス3bが生成される。プラズマ状態の電離性ガス3bは、高周波に対して導電体として作用する。
Next, a state where the above-described plasma
次に、誘電体筒15a、15bおよび第3の電極端子16a、16bの作用について説明する。図23は、上述したプラズマアンテナ用放電管1における第1の電極端子4と配線8との接続部を挟んで配線8から誘電体チューブ2へ高周波電力が伝搬される様子を模式的に示す図である。なお、図23では、誘電体チューブ2の対称性により、誘電体チューブ2の一方の端部とその近傍が示されている。また、配線8として同軸ケーブルが示されている。
Next, the operation of the
上述したプラズマアンテナ用放電管1では、プラズマ状態の電離性ガス3bが導電性を有するため、第3の電極端子16と第1の電極端子4はおよそ同電位に保たれる。一方、誘電体筒15と誘電体チューブ2の内壁との間には、プラズマを維持するために必要となる電子供給源(金属や金属酸化物)が存在しないため、電離性ガス3をプラズマ化することができず、この空間には、非プラズマ状態の電離性ガス3aのみが存在することになる。このため、第1の電極端子4の周囲に存在するプラズマ状態の電離性ガス3bの特性によらず、第2の電極端子7と第3の電極端子16との間に安定して電界12を形成することができる。これにより、第1の電極端子4と配線8との接続部における高周波電力の反射を安定的に抑制することができる。
In the plasma
第3の電極端子16と第1の電極端子4は、アンテナが使用されていない状態で、誘電体チューブ2内へ高周波電力が入力するのを抑制させるために、導電膜などの物理的手段によって電気的に接続されていないことが好ましい。ただし、第3の電極端子16と第1の電極端子4が物理的手段によって電気的に接続されていても、上述した効果は失われない。
The
第3の電極端子16と第1の電極端子4との間隔は、第3の電極端子16と第1の電極端子4とがプラズマ状態の電離性ガス3bを介して電気的に同電位に保たれるために短く設定される。第3の電極端子16と第1の電極端子4との間隔が、特に、1〜5mm程度であれば、ホローカソード効果によって放電効率を向上することができるので好ましい。一方、第3の電極端子16と第1の電極端子4が、外部からの振動や衝撃によって直接接触することを避けるためには、第3の電極端子16と第1の電極端子4との間隔は、少なくとも1mm以上に設定されることが好ましい。
The distance between the
第3の電極端子16は、誘電体チューブ2の軸の方向において、放電電極5a、5bの全体と少なくとも対向していることが望ましい。第3の電極端子16は、放電電極5a、5bに対して部分的に対向していた場合についても上述した作用は得られるが、第3の電極端子16が存在しない範囲において高周波電力の伝搬モードが乱れるため、その作用は限定的になる。
It is desirable that the
また、第3の電極端子16が放電電極5の誘電体チューブ2の両端部よりも誘電体チューブ2の軸の方向に伸長して設けることによって、放電電極5の表面からスパッタされた部材または蒸発した部材が、誘電体チューブ2の内壁に付着するのを抑制することができ、誘電体チューブ2の高周波特性が変化することを防ぐことができる。
Further, by providing the
誘電体筒16とは別に、誘電体筒15と誘電体チューブ2との間に、電気絶縁性材料からなる誘電体筒をさらに配置させてもよい。この空間に別の誘電体筒を配置することで、プラズマ状態の電離性ガス3bが誘電体筒15と誘電体チューブ2との間の空間に拡散して、その空間の電界12が乱されるのを防止することができる。
In addition to the
また、上述したプラズマアンテナ用放電管の誘電体筒15として、有底開口(カップ状)の形状とし、その底の部分が誘電体チューブ2の外側に露出した場合(図19参照)を例に挙げたが、図24に示すように、底の部分を含め誘電体筒15の全体が誘電体チューブ2の内側に配置されるようにしても、上述した効果を得ることができる。また、この配置構造では、放電によるリード線6への加熱を抑制することができ、リード線の熱膨張によって誘電体チューブ2の端部が破壊されるのを抑制することができる。
In addition, as the
次に、変形例として、複数の誘電体筒と複数の第3の電極端子を備えたプラズマアンテナ用放電管について説明する。図25に示すように、プラズマアンテナ用放電管1の誘電体チューブ2の内部には、誘電体筒15a、15bに加えて誘電体筒15c、15dが配置され、第3の電極端子16a、16bに加えて第3の電極端子16c、16dが配置されている。
Next, as a modification, a plasma antenna discharge tube including a plurality of dielectric cylinders and a plurality of third electrode terminals will be described. As shown in FIG. 25, in addition to the
誘電体筒15cは、誘電体筒15aと誘電体チューブ2との間に配置され、誘電体筒15dは、誘電体筒15bと誘電体チューブ2との間に配置されている。第3の電極端子16cは、誘電体筒15cと誘電体筒15aとの間に配置され、第3の電極端子16dは、誘電体筒15dと誘電体筒15bとの間に配置されている。
The
変形例に係るプラズマアンテナ用放電管1では、第1の電極端子4aからスパッタされた電極材料または蒸発した電極材料によって、第3の電極端子16a、16bの形状および高周波特性が変化したとしても、第2の電極端子7a、7bと第3の電極端子16c、16dとの間に安定して電界12を形成することができ、第1の電極端子4と配線8との接続部において、高周波電力が反射するのを安定的に抑制することができる。
In the plasma
実施の形態4
ここでは、プラズマアンテナ用放電管を適用したプラズマアンテナ装置の一例について説明する。
Here, an example of a plasma antenna device to which the plasma antenna discharge tube is applied will be described.
図26および図27に示すように、プラズマアンテナ装置50は、プラズマアンテナ用放電管1、地導体17、高周波電源18、プラズマ励起用電源19、高周波フィルタ20、高周波電力結合部21を備えている。
As shown in FIGS. 26 and 27, the
プラズマアンテナ用放電管1として、たとえば、図19に示されるプラズマアンテナ用放電管1が適用される。プラズマアンテナ用放電管1は、地導体17に設けられた開口部に挿通されて、地導体17の一方から、誘電体チューブ2が突出するように地導体17に配置されている。第2の電極端子7は、地導体17に設けられた開口部の縁に接触している。
For example, the plasma
第1の電極端子4a、4bは、一対の配線22を介して、高周波フィルタ20に電気的に接続されている。高周波電源18は、高周波電力結合部21を介して配線22に接続されている。高周波電源18の接地電位が地導体17の電位と同電位になるように、高周波電源18は地導体17に電気的に接続されている。プラズマ励起用電源19は、一対の配線23を介して高周波フィルタ20に電気的に接続されている。
The
また、一対の配線22の配線間には、複数のキャパシタンス(図示せず)が高周波の波長λに比べてそれぞれ短い間隔をもって配置されている。なお、すべてのキャパシタンスの静電容量は、高周波においてほぼ短絡状態を示し、かつ、プラズマ励起用電源19の周波数においてほぼ開放状態を示すように設定されている。
In addition, a plurality of capacitances (not shown) are arranged between the pair of
次に、上述したプラズマアンテナ装置50の動作原理について説明する。まず、プラズマ励起用電源19をONすると、電離性ガス3をプラズマ状態に励起するための直流または低周波電力が、高周波フィルタ20を介して第1の電極端子4に給電される。このとき、図27に示すように、誘電体チューブ2内の電離性ガス3がプラズマ化し、プラズマ状態の電離性ガス3bが生成する。プラズマ状態の電離性ガス3bが生成されることで、プラズマアンテナ用放電管1が高周波において導体として作用する。
Next, the operation principle of the above-described
なお、低周波電力の周波数帯域としては、高周波電力の周波数よりも低い周波数帯域を使用することができる。特に、100kHz以下の周波数であれば、低周波電力の電波としての性質がなくなり、低周波電力が高周波電力とともにプラズマアンテナ装置から放射されるのを抑制することができるので好ましい。 Note that a frequency band lower than the frequency of the high frequency power can be used as the frequency band of the low frequency power. In particular, a frequency of 100 kHz or less is preferable because the property as a radio wave of low frequency power is lost, and the low frequency power can be suppressed from being radiated from the plasma antenna device together with the high frequency power.
高周波電源18がONの状態では、送受信用の高周波電力が高周波電力結合部21および配線22を介して、第1の電極端子4a、4bに給電される。このとき、一対の配線22は、配線間に設置されたキャパシタンス(図示せず)によって接続されているため、高周波に対して一本の線として動作する。また、配線22を伝搬する高周波電力は、高周波フィルタ20によって遮断されるため、配線23およびプラズマ励起用電源19には高周波電力は給電されない。
When the high-
第1の電極端子4a、4bに給電された高周波電力は、実施の形態1〜3において説明したように、反射されることなく、プラズマ状態の電離性ガス3bに伝搬するため、プラズマアンテナ用放電管は高周波において一本の導体と等価になり、地導体17上のモノポールアンテナとして動作することになる。
Since the high-frequency power supplied to the
一方、プラズマ励起用電源19がOFFの状態では、誘電体チューブ2および電離性ガス3aは高周波に対して誘電体として作用する。また、第1の電極端子4a、4b、第2の電極端子7a、7b、第3の電極端子16a、16bが、地導体17の裏側に隠れているため、地導体17の表側は、ほぼ自由空間として作用する。
On the other hand, when the plasma
これにより、プラズマアンテナ装置が使用されていない状態では、散乱断面積を低くすることができる。また、プラズマアンテナ装置を使用している状態では、第1の電極端子4a、4bと配線22との接続部において高周波電力が反射するのを抑制することができ、その結果、高いアンテナ利得を有するプラズマアンテナ装置を得ることができる。
Thereby, in a state where the plasma antenna device is not used, the scattering cross section can be reduced. Further, in the state where the plasma antenna device is used, it is possible to suppress the reflection of the high frequency power at the connection portion between the
なお、上述したプラズマアンテナ装置50は、地導体17を有するモノポールアンテナであるが、地導体17を備えていなくてもプラズマアンテナ装置として動作させることができる。
The above-described
また、各実施の形態において説明したプラズマアンテナ用放電管1の誘電体チューブ2は、一端部と他端部とが間隔を隔てて隣り合うように屈曲されていればよく、誘電体チューブ2の形状としては、ループ構造、ヘリカル構造、折り返しダイポール構造など、プラズマアンテナ装置としての動作に適した任意の構造とすることができる。
In addition, the
誘電体チューブの一端部と他端部との間隔は、プラズマアンテナ装置の動作原理と高周波電力の周波数から決定される。一対の第1の電極端子4a、4bのそれぞれに同じ出力の高周波電力を給電する場合には、その間隔は、高周波電力の波長よりも短くなるように設定する必要があり、好ましくは、波長の10分の1よりも短い間隔に設定すればよい。
The distance between one end and the other end of the dielectric tube is determined from the operating principle of the plasma antenna device and the frequency of the high frequency power. In the case where high frequency power with the same output is fed to each of the pair of
一方、一対の第1の電極端子4a、4bにそれぞれ異なる出力の高周波電力を給電する場合や、一対の第1の電極端子4a、4bのうち、一方の第1の電極端子だけに高周波電力を給電する場合には、間隔は、プラズマアンテナ装置の動作原理から決まる間隔に設定する必要があり、たとえば、ループアンテナ装置の場合では、その間隔を、高周波電力の波長の2分の1程度に設定すればよい。
On the other hand, when high-frequency power having different outputs is supplied to the pair of
今回開示された実施の形態は例示であってこれに制限されるものではない。本発明は上記で説明した範囲ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time is an example, and the present invention is not limited to this. The present invention is defined by the terms of the claims, rather than the scope described above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
本発明は、プラズマアンテナ装置に有効に利用される。 The present invention is effectively used for a plasma antenna device.
1 プラズマアンテナ用放電管、2 誘電体チューブ、3a 電離性ガス、3b プラズマ状態の電離性ガス、4、4a、4b 第1の電極端子、5、5a、5b 放電電極、6、6a、6b リード線、7 第2の電極端子、8 配線、9 外部導体、10 絶縁体、11 中心導体、12、12a、12b 電界、13 磁界、14 空気、15、15a、15b、15c、15d 誘電体筒、16、16a、16b、16c、16d 第3の電極端子、17 地導体、18 高周波電源、19 プラズマ励起用電源、20 高周波フィルタ、21 高周波電力結合部、22、23 配線。
DESCRIPTION OF
Claims (11)
前記誘電体チューブに封入された電離性ガスと、
前記誘電体チューブにおける前記一端部と前記他端部とのそれぞれに配置された第1の電極端子と、
前記第1の電極端子のそれぞれと対向するように前記誘電体チューブの外側に配置され、高周波電力の接地電位に保持された第2の電極端子と
を備え、
前記第1の電極端子は、
前記誘電体チューブにおける前記一端部の内部と前記他端部の内部とのそれぞれに配置された放電電極と、
一端が前記放電電極に接続され、他端が前記誘電体チューブの外部に導出されたリード端子と
を含み、
前記第2の電極端子は、前記放電電極がそれぞれ配置されている前記誘電体チューブの前記一端部および前記他端部を覆うように配置された、プラズマアンテナ用放電管。 A dielectric tube which has one end and the other end, and is bent so that the one end and the other end are adjacent to each other with a gap therebetween;
An ionizing gas sealed in the dielectric tube;
A first electrode terminal disposed on each of the one end and the other end of the dielectric tube;
A second electrode terminal disposed outside the dielectric tube so as to face each of the first electrode terminals, and held at a ground potential of high-frequency power ;
The first electrode terminal is
A discharge electrode disposed in each of the inside of the one end and the inside of the other end of the dielectric tube;
A lead terminal having one end connected to the discharge electrode and the other end led out of the dielectric tube;
Including
The discharge electrode for a plasma antenna, wherein the second electrode terminal is disposed so as to cover the one end portion and the other end portion of the dielectric tube in which the discharge electrodes are respectively disposed .
前記誘電体筒と前記第1の電極端子との間に、前記第1の電極端子と対向するように配置された第3の電極端子と
を備えた、請求項1〜5のいずれか1項に記載のプラズマアンテナ用放電管。 A dielectric cylinder disposed on each of the inside of the one end and the inside of the other end of the dielectric tube so as to surround the first electrode terminal;
6. The device according to claim 1, further comprising a third electrode terminal disposed between the dielectric cylinder and the first electrode terminal so as to face the first electrode terminal. A discharge tube for a plasma antenna as described in 1.
前記底は前記誘電体チューブの内側に配置された、請求項6記載のプラズマアンテナ用放電管。 The dielectric cylinder is provided with a bottom,
The plasma antenna discharge tube according to claim 6, wherein the bottom is disposed inside the dielectric tube.
前記誘電体チューブに封入された電離性ガスと、An ionizing gas sealed in the dielectric tube;
前記誘電体チューブにおける前記一端部と前記他端部とのそれぞれに配置された第1の電極端子と、A first electrode terminal disposed on each of the one end and the other end of the dielectric tube;
前記第1の電極端子のそれぞれと対向するように前記誘電体チューブの外側に配置され、高周波電力の接地電位に保持された第2の電極端子とA second electrode terminal disposed outside the dielectric tube so as to face each of the first electrode terminals, and held at a ground potential of high-frequency power;
を備え、With
前記第2の電極端子は、前記第1の電極端子が配置された前記誘電体チューブの前記一端部と前記他端部とを一体的に取り囲むように配置された、プラズマアンテナ用放電管。The discharge electrode for a plasma antenna, wherein the second electrode terminal is disposed so as to integrally surround the one end portion and the other end portion of the dielectric tube in which the first electrode terminal is disposed.
前記誘電体チューブに封入された電離性ガスと、An ionizing gas sealed in the dielectric tube;
前記誘電体チューブにおける前記一端部と前記他端部とのそれぞれに配置された第1の電極端子と、A first electrode terminal disposed on each of the one end and the other end of the dielectric tube;
前記第1の電極端子のそれぞれと対向するように前記誘電体チューブの外側に配置され、高周波電力の接地電位に保持された第2の電極端子とA second electrode terminal disposed outside the dielectric tube so as to face each of the first electrode terminals, and held at a ground potential of high-frequency power;
を備え、With
前記第2の電極端子は、前記第1の電極端子が配置された前記誘電体チューブの前記一端部と前記他端部とを個々に取り囲むように配置された、プラズマアンテナ用放電管。The discharge electrode for a plasma antenna, wherein the second electrode terminal is disposed so as to individually surround the one end and the other end of the dielectric tube in which the first electrode terminal is disposed.
前記誘電体チューブに封入された前記電離性ガスをプラズマ状態にするためのプラズマ励起用電源と、
前記電離性ガスに高周波電力を供給する高周波電源と、
前記プラズマ励起用電源と前記第1の電極端子とを電気的に接続する導電部材と、
前記高周波電源から供給される前記高周波電力を、前記導電部材に結合させるための高周波電力結合部と
を備えた、プラズマアンテナ装置。 A plasma antenna apparatus comprising the discharge tube for a plasma antenna according to any one of claims 1 to 9 ,
A power source for plasma excitation for bringing the ionizing gas sealed in the dielectric tube into a plasma state;
A high frequency power supply for supplying high frequency power to the ionizing gas;
A conductive member that electrically connects the plasma excitation power source and the first electrode terminal;
A plasma antenna device, comprising: a high-frequency power coupling unit configured to couple the high-frequency power supplied from the high-frequency power source to the conductive member.
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