CN103311648A - 一种超宽带等离子发射天线装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种超宽带等离子发射天线装置。包括信号发生器、混频器、数据发生器、第一放大器、第二放大器、变压器、第三放大器和等离子放电装置；信号发生器的一端接地，信号发生器的另一端经混频器后分为两路，一路接数据发生器，另一路经第一放大器、第二放大器、变压器和第三放大器与等离子放电装置中的第一金属板连接，等离子放电装置中的第二金属板接地。本发明利用介质阻挡放电的原理，以低电压激励空气等离子放电，产生纳秒级的高功率电弧，生成超宽带的电磁波信号进行发射。本发明具有电压低，放电时间短，带宽大等优点。

Description

一种超宽带等离子发射天线装置
技术领域
本发明涉及一种发射天线装置，尤其是涉及一种超宽带等离子发射天线装置。
背景技术
天线作为无线电波在空中传输的桥梁，其性能在很大程度上决定了整个无线通信***的性能。随着无线通信***的发展，***对天线的工作带宽、可调性、抗干扰等方面提出了越来越高的要求，因此各种新型天线也成为各方研究热点。其中，以等离子技术为基础的等离子天线在工作带宽、可调性和抗耦合等诸多方面表现出独特优势，因而为未来宽带通信的天线的发展开辟了新的空间。
等离子体天线由内部填充了一定气体的玻璃管或陶管所构成，在外加激励的条件下，其内部气体发生电离，分解成可自由移动的正、负电荷，具有类似于金属的良导电性能，因而可以作为天线用于无线电信号收发，不仅如此，等离子天线更具有传统金属天线没有的优势，主要表现在以下几个方面：
首先，等离子天线具有自重构特性。等离子天线的信号接收部件为等离子柱，其本身受激励源控制。可以通过改变等离子激励源和外磁场强度及方向等物理参数，对天线的频率、带宽、方向性等参数进行瞬间动态重构。
其次，等离子天线具有超宽带性能。由于等离子放电的时间短，电子数目瞬间增加，于是在频域上看，就是此信号的带宽很长，可以应用于需要超宽带天线的场合。
再次，等离子天线具有重量轻的特点。等离子天线事实上是填充了特定电离气体的玻璃管、陶管。因此其重量大大低于传统的金属天线。
发明内容
本发明的目的在于提供一种超宽带等离子发射天线装置，可以实现超宽带发射天线的功能。
本发明采用的技术方案是：
本发明包括信号发生器、混频器、数据发生器、第一放大器、第二放大器、变压器、第三放大器和等离子放电装置；信号发生器的一端接地，信号发生器的另一端经混频器后分为两路，一路接数据发生器，另一路经第一放大器、第二放大器、变压器和第三放大器与等离子放电装置中的第一金属板连接，等离子放电装置中的第二金属板接地。
所述的等离子放电装置，是一个倒梯形放电腔，倒梯形放电腔的两外侧分别为第一金属板、第二金属板和第一石英板连接而成，倒梯形放电腔中间用第二石英板隔开，靠近第一金属板的一侧装有氮气，靠近第二金属板一侧装有空气，倒梯形放电腔的大端覆盖第三石英板，通过激励源激励进行等离子放电，产生高频带的电磁波信号，通过倒梯形放电腔的大端进行发射。
本发明具有的有益效果是：
本发明利用介质阻挡放电的原理，以低电压激励空气等离子放电，产生纳秒级的高功率电弧，生成超宽带的电磁波信号进行发射。本发明具有电压低，放电时间短，带宽大等优点。
附图说明
图1是本发明实现的***原理框图。
图2是发射天线等离子放电装置放大模型图。
图中：1、信号发生器，2、混频器，3、数据发生器，4、第一放大器，5、第二放大器，6、变压器，7、第三放大器，8、等离子放电装置，9、第一金属板，10、第二金属板，11、第一石英板，12、第二石英板，13、氮气，14、空气，15、第三石英板。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示，本发明包括信号发生器1、混频器2、数据发生器3、第一放大器4、第二放大器5、变压器6、第三放大器7和等离子放电装置8；信号发生器1的一端接地，信号发生器1的另一端经混频器2后分为两路，一路接数据发生器3，另一路经第一放大器4、第二放大器5、变压器6和第三放大器7与等离子放电装置8中的第一金属板9连接，等离子放电装置8中的第二金属板10接地。
如图1所示，信号发生器1产生一个高频的正弦信号，频率可以是1G-3G，选用市售的数据发生器3产生将要发送的数据信号，通过混频器2与信号发生器产生的信号进行调制。混频器采用的是ADI公司的混频芯片LTC5588-1。经过调制的信号经过第一放大器4和第二放大器5放大，第一放大器4和第二放大器5采用的是射频功率放大器HMC313，变压器6采用的是TMS92903CT 升压变压器，将高电流低电压的信号变换为低电流高电压的信号，经过第三放大器放大后，用于等离子放电装置的激励信号。第三放大器7采用的是高频升压变压器来进行放大。
如图2所示，所述的等离子放电装置8，是一个倒梯形放电腔，倒梯形放电腔的两外侧分别为第一金属板9、第二金属板10和第一石英板11连接而成，倒梯形放电腔中间用第二石英板12隔开，靠近第一金属板9的一侧装有氮气13，靠近第二金属板10一侧装有空气14，倒梯形放电腔的大端覆盖第三石英板15，通过激励源激励进行等离子放电，产生高频带的电磁波信号，通过倒梯形放电腔的大端进行发射。
发射天线的工作流程如下：
天线发射的数据信号经过信号发生器产生的高频波进行调制，经过两级放大，将信号放大到可以触发等离子放电的程度。然后经过一级变压器，将高电流第电压的信号转换为低电流高电压的信号用于触发等离子放电。电压信号加在等离子放电装置上触发里面的空气和氮气进行介质阻挡放电，产生时间非常短的放电信号，即超宽带信号，通过开放的边界进行信号发射。

Claims (2)

1.一种超宽带等离子发射天线装置，其特征在于：包括信号发生器（1）、混频器（2）、数据发生器（3）、第一放大器（4）、第二放大器（5）、变压器（6）、第三放大器（7）和等离子放电装置（8）；信号发生器（1）的一端接地，信号发生器（1）的另一端经混频器（2）后分为两路，一路接数据发生器（3），另一路经第一放大器（4）、第二放大器（5）、变压器（6）和第三放大器（7）与等离子放电装置（8）中的第一金属板（9）连接，等离子放电装置（8）中的第二金属板（10）接地。
2.根据权利要求1所述的一种超宽带等离子发射天线装置，其特征在于：所述的等离子放电装置（8），是一个倒梯形放电腔，倒梯形放电腔的两外侧分别为第一金属板（9）、第二金属板（10）和第一石英板（11）连接而成，倒梯形放电腔中间用第二石英板（12）隔开，靠近第一金属板（9）的一侧装有氮气（13），靠近第二金属板（10）一侧装有空气（14），倒梯形放电腔的大端覆盖第三石英板（15），通过激励源激励进行等离子放电，产生高频带的电磁波信号，通过倒梯形放电腔的大端进行发射。
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