军事参考等离子鞭天线仿真分析

　　1 引言等离子体天线是一种将等离子体作为电磁辐射导向媒质的射频天线 。传统金属天线，尤其是天线阵列，重量和体积都相对较大，设计制作不灵活，天线的尺寸与其辐射效率密切相关，自重构性和适应性较差。等离子密度可调，等离子体天线长度可调，可以对天线性能进行较为灵活的控制。另外，等离子体天线在没有激发的状态下,雷达散射截面可以忽略不计，而天线仅在通信发送或接收的短时间内激发,提高了天线的隐蔽性;

　　利用改变离子密度来改变天线的瞬时带宽,且具有大的动态范围;等离子体谐振、以及电子密度均可重新调整，电离气体天线单元可以构造并组合成一个频率、波束宽度、功率、增益和方向性动态可调的序列,这些性质可广泛的应用于军事领域。因此，等离子体天线有着重要意义。金属天线与等离子体天线的相似性。本文通过CST仿真研究等离子体天线的结构参数，等离子体特性参数与天线电特性的关系，仿真结果可为设计等离子体天线提供有益的参考。

　　2 等离子天线的基本原理

　　等离子体是由大量的正离子与电子组成的集合体，宏观上近似呈电中性，且电离离子密度颇高，其运动主要受电磁力强弱的支配，并呈现出显著的群体行为。在普通的气体中，电离度达到0.1%，就已具有较为明显的等离子体特性。电离度达到1%时，就能达到与良导体类似的电导率。

　　等离子体的产生方式可分为：直流放电，高频放电和微波放电[6]。实验表明，只用直流偏压就可在管内快速地实现等离子体的形成和猝灭,从而实现天线的开关。当等离子体猝灭、天线关闭时,管内气体不具有传导性,从而对其它天线的方向图不会产生影响;当等离子体形成天线工作时,等离子体是电的良导体，可以用来传递无线电信号。

　　非磁化等离子体的特性参数可用如下几个式子来表达：

　　(4)

　　式中P工作气压: P = nkT，,k 玻耳兹曼。; 传输频率;p等离子特征频率; 等离子体碰撞频率;ne等离子体密度(cm-3);fpe等离子体频率。由上述表达式中可看出，等离子体电特性主要由等离子体频率fpe和等离子体碰撞频率决定。

　　3 等离子体参数对天线特性的影响

　　图1为同轴线馈电等离子体天线的模型，天线主要结构为被一层玻璃管罩住的等离子体柱。玻璃管厚度d=2mm，等离子体半径a=5mm，等离子体长度L=160mm。仿真中设定等离子体在管内均匀。