專利名稱：等離子體中電波傳播實驗裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電波實驗測試領(lǐng)域，涉及一種等離子體中電波傳播實驗裝置，用于對電磁波在等離子體中的傳播進(jìn)行實驗測量。
背景技術(shù)：
等離子體作為一種特殊的色散介質(zhì)，對電磁波有著獨特的吸收、反射、散射特性，研究電磁波在等離子體中的傳播特性，以及等離子體與電磁波的相互作用是空間飛行器再入、電離層研究、等離子體隱身技術(shù)等研究工作的基礎(chǔ)和關(guān)鍵內(nèi)容。一般研究方法有計算機仿真分析和真實等離子體實驗，計算機仿真分析也以真實等離子體實驗為基礎(chǔ)。目前，研究等離子對電波傳播影響的地面實驗的等離子體產(chǎn)生方式主要分為兩大類，他們都存在以下難以克服發(fā)熱缺點
I、第一類是基于高速氣動原理產(chǎn)生等離子體，以彈道靶和激波管為代表。激波管是試驗氣體被爆炸產(chǎn)生的激波驅(qū)動，產(chǎn)生等離子體。這一類方法產(chǎn)生等離子體的物理機理與真實再入體相同，但缺點是試驗時間極短(百微秒級)，實驗重復(fù)性差。2、第二類是人造等離子體，以等離子噴流技術(shù)為代表。等離子噴流技術(shù)利用微波、電弧等手段電離氣體產(chǎn)生等離子體，再利用高壓氣流將等離子體以高速氣流的形式噴射出來，常用于材料燒蝕試驗，其伴隨的高溫具有破壞性，且難以得到均勻、穩(wěn)定的厚度和密度。由于存在高溫氣體噴流，只能將天線放置于等離子噴流兩端，無法加入必要的屏蔽措施，難以祛除由于電波繞射引起的測量偏差，造成測量實驗結(jié)果比理論計算衰減小，不能完全反映實際等離子體對電波衰減作用，更無法研究等離子體引起的相移作用。專利文獻(xiàn)《大面積均勻非磁化等離子體產(chǎn)生裝置及方法》(公開號102361531A)中公開了一種重復(fù)性好、誤差低且可持續(xù)的大面積均勻非磁化等離子體產(chǎn)生裝置，由于其特殊的設(shè)計，預(yù)留出電磁波傳播路徑，可作為研究等離子體對電波傳播影響的地面試驗裝置。但若直接應(yīng)用于電波傳播實驗，將天線放置于放電腔體兩端，仍不可避免電波繞射引起的測量偏差，無法實驗觀察出等離子體對電波的大衰減作用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種能祛除電波繞射引起測量誤差的防繞射的等離子體中電波傳播實驗裝置，用于研究多種頻段的電波在等離子體中的傳播。本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的，等離子體中電波傳播實驗裝置，其特征是至少包括大面積均勻非磁化等離子體產(chǎn)生單元，發(fā)射天線和防繞射接收單元，大面積均勻非磁化等離子體產(chǎn)生單元通過緊固螺栓連接防繞射接收單元，發(fā)射天線與防繞射接收單元的接收天線在同一軸線上，防繞射接收單元用于接受經(jīng)過到等離子體后的電波信號，屏蔽繞射過等離子體的電波信號。所述的防繞射接收單元的腔體內(nèi)有接收天線，腔體通過吸波材料層和金屬屏蔽罩形成內(nèi)外層吸波屏蔽體，接收天線通過同軸纜與吸波屏蔽體外的電纜接頭連接。
所述的同軸纜的的屏蔽層與金屬屏蔽罩相連接。所述的電纜接頭米用SMA接頭形式。所述的發(fā)射天線連接信號源，用于向等離子體中發(fā)射電磁波，發(fā)射天線低頻段采用螺旋天線，高頻段采用點聚焦天線，采用波束匯聚的螺旋天線或點聚焦天線。所述的金屬屏蔽罩為金屬銅制成，內(nèi)壁孔徑360mm,外壁直徑380mm,長300mm。所述的金屬屏蔽罩內(nèi)壁全部緊貼吸波材料層，吸波材料選為鐵氧體吸波材料。所述的接受天線采用與發(fā)射天線相同的天線形式，正對發(fā)射天線，同處于中軸線上。本發(fā)明由于采用了基于低氣壓輝光放電原理的大面積均勻非磁化等離子體產(chǎn)生裝置產(chǎn)生等離子體，且在該裝置的特殊結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上公開了一種防繞射的電波接受裝置， 防止由于電波繞射和泄漏引起的測量偏差，特別適用于研究等離子體對電波傳播的影響。相比現(xiàn)有的等離子體產(chǎn)生裝置，本裝置具有以下優(yōu)點1)等離子體可持續(xù)時間長且實驗可重復(fù)，理論上不受時間影響。2)采用金屬屏蔽罩和金屬屏蔽環(huán)結(jié)構(gòu)，內(nèi)部貼有吸波材料，可完全隔絕電磁波繞射和泄漏，只接收天線間直射路徑的電波，祛除由于電波繞射和泄漏引起的測量偏差。


下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明
圖I是等離子體中電波傳播實驗裝置結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1、大面積均勻非磁化等離子體產(chǎn)生單元；2、發(fā)射天線；3、防繞射接收單元；31、金屬屏蔽罩；32、吸波材料層；33、接收天線；34、金屬屏蔽環(huán)；35、電纜接頭；36、緊固螺栓；37、同軸纜。
具體實施例方式實施例I
等離子體中電波傳播實驗裝置，至少包括大面積均勻非磁化等離子體產(chǎn)生單元1，發(fā)射天線2和防繞射接收單元3，大面積均勻非磁化等離子體產(chǎn)生單元I通過緊固螺栓36連接防繞射接收單元3，發(fā)射天線2與防繞射接收單元3的接收天線33在同一軸線上。防繞射接收單元3用于接受經(jīng)過到等離子體后的電波信號，屏蔽繞射過等離子體的電波信號。實施例2
參照圖1，等離子體中電波傳播實驗裝置，至少包括大面積均勻非磁化等離子體產(chǎn)生單元1，發(fā)射天線2和防繞射接收單元3，大面積均勻非磁化等離子體產(chǎn)生單元I通過緊固螺栓36連接防繞射接收單元3,發(fā)射天線2與防繞射接收單元3的接收天線33在同一軸線上。防繞射接收單元3用于接受經(jīng)過到等離子體后的電波信號，屏蔽繞射過等離子體的電波信號。實驗過程中，信號源與發(fā)射天線2直接相連，電波測量儀器，如示波器、網(wǎng)絡(luò)矢量分析儀、頻譜儀與電纜接頭35相連。防繞射接收單元3的腔體內(nèi)有接收天線33，腔體通過吸波材料層32和金屬屏蔽罩31構(gòu)成內(nèi)外層吸波屏蔽體，接收天線33通過同軸纜37與吸波屏蔽體外的電纜接頭連接；其中同軸纜的37的屏蔽層與金屬屏蔽罩31相連接。電纜接頭35采用SMA接頭形式。大面積均勻非磁化等離子體產(chǎn)生單元I采用專利文獻(xiàn)《大面積均勻非磁化等離子體產(chǎn)生裝置及方法》(公開號102361531A)中公開的等離子體發(fā)生裝置，可持續(xù)的產(chǎn)生大面積均勻非磁化等離子體，在預(yù)留出電磁波傳播路徑上，無任何金屬阻擋物。發(fā)射天線2為低頻段(L/S/C波段)采用螺旋天線，高頻段(K/Ku/Ka波段)采用點聚焦天線，連接信號源，用于向等離子體中發(fā)射電磁波，采用波束匯聚的螺旋天線和點聚焦天線，天線發(fā)射波束窄且旁瓣小，可以降低繞射的影響。其中金屬屏蔽罩31為金屬銅制成，內(nèi)壁孔徑360mm,外壁直徑380mm,長300mm。金屬屏蔽罩31內(nèi)壁全部緊貼吸波材料層，吸波材料選為鐵氧體吸波材料。對電波有強烈的吸收和衰減作用，避免了金屬屏蔽腔體對電波的放大作用。由于吸波材料的波段不能完全覆蓋實驗所需的所有波段，可根據(jù)實驗波段的不同，對吸波材料層進(jìn)行更換。接受天線33采用與發(fā)射天線2相同的天線形式，正對發(fā)射天線，同處于中軸線上，僅測量等離子體對從發(fā)射天線到接收天線的直射路徑上的電波傳播影響。
本實施例沒有詳細(xì)敘述的部件和結(jié)構(gòu)屬本行業(yè)的公知部件和常用結(jié)構(gòu)或常用手段，這里不一一敘述。
權(quán)利要求
1.等離子體中電波傳播實驗裝置，其特征是至少包括大面積均勻非磁化等離子體產(chǎn)生單元，發(fā)射天線和防繞射接收單元，大面積均勻非磁化等離子體產(chǎn)生單元通過緊固螺栓連接防繞射接收單元，發(fā)射天線與防繞射接收單元的接收天線在同一軸線上，防繞射接收單元用于接受經(jīng)過到等離子體后的電波信號，屏蔽繞射過等離子體的電波信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的等離子體中電波傳播實驗裝置，其特征是所述的防繞射接收單元的腔體內(nèi)有接收天線，腔體通過吸波材料層和金屬屏蔽罩形成內(nèi)外層吸波屏蔽體，接收天線通過同軸纜與吸波屏蔽體外的電纜接頭連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的等離子體中電波傳播實驗裝置，其特征是所述的同軸纜的的屏蔽層與金屬屏蔽罩相連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的等離子體中電波傳播實驗裝置，其特征是所述的電纜接頭采用SMA接頭形式。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的等離子體中電波傳播實驗裝置，其特征是所述的發(fā)射天線連接信號源，用于向等離子體中發(fā)射電磁波，發(fā)射天線低頻段采用螺旋天線，高頻段采用點聚焦天線，采用波束匯聚的螺旋天線或點聚焦天線。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的等離子體中電波傳播實驗裝置，其特征是所述的金屬屏蔽罩為金屬銅制成，內(nèi)壁孔徑360mm,外壁直徑380mm,長300mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的等離子體中電波傳播實驗裝置，其特征是所述的金屬屏蔽罩內(nèi)壁緊貼吸波材料層，吸波材料層為鐵氧體吸波材料。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的等離子體中電波傳播實驗裝置，其特征是所述的接受天線采用與發(fā)射天線相同的天線結(jié)構(gòu)，接受天線正對發(fā)射天線。
全文摘要
本發(fā)明屬于電波實驗測試領(lǐng)域，涉及一種等離子體中電波傳播實驗裝置，其特征是至少包括大面積均勻非磁化等離子體產(chǎn)生單元，發(fā)射天線和防繞射接收單元，大面積均勻非磁化等離子體產(chǎn)生單元通過緊固螺栓連接防繞射接收單元，發(fā)射天線與防繞射接收單元的接收天線在同一軸線上，防繞射接收單元用于接受經(jīng)過到等離子體后的電波信號，屏蔽繞射過等離子體的電波信號。本裝置具有以下優(yōu)點1)等離子體可持續(xù)時間長且實驗可重復(fù)，理論上不受時間影響。2)采用金屬屏蔽罩和金屬屏蔽環(huán)結(jié)構(gòu)，內(nèi)部貼有吸波材料，可完全隔絕電磁波繞射和泄漏，只接收天線間直射路徑的電波，祛除由于電波繞射和泄漏引起的測量偏差。
文檔編號G01R29/08GK102809700SQ20121025499
公開日2012年12月5日 申請日期2012年7月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月23日
發(fā)明者李小平, 楊敏, 劉彥明, 謝楷, 石磊, 白博文, 高平 申請人:西安電子科技大學(xué)