一種衛(wèi)星搭載的波粒相互作用的試驗(yàn)裝置的制造方法
【專利摘要】一種衛(wèi)星搭載的波粒相互作用試驗(yàn)裝置，包括天線、匹配網(wǎng)絡(luò)、發(fā)射機(jī)、VLF源及控制電路。所述控制電路用于控制VLF源設(shè)置頻率點(diǎn)或組合、發(fā)射機(jī)工作時(shí)間，VLF源用于產(chǎn)生試驗(yàn)所需要電波的頻率信號(hào)，發(fā)射機(jī)用于將VLF源的頻率信號(hào)放大并傳送給匹配網(wǎng)絡(luò)，匹配網(wǎng)絡(luò)用于將發(fā)射機(jī)的信號(hào)不失真的傳送給天線，天線用于將電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成試驗(yàn)所需要的空間電波信號(hào)并發(fā)射出去。
【專利說明】
一種衛(wèi)星搭載的波粒相互作用的試驗(yàn)裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及空間輻射環(huán)境試驗(yàn)領(lǐng)域，更具體地說，是涉及一種基于衛(wèi)星的空間波粒相互作用的試驗(yàn)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]自從人類首次發(fā)射升空衛(wèi)星后而發(fā)現(xiàn)了地球輻射帶以來，能量范圍在IkeV到數(shù)MeV之間的空間能量粒子(包括電子、質(zhì)子及其他離子)就引起了人們廣泛的興趣。空間能量粒子存在于地球磁層的各個(gè)區(qū)域及其邊界層，是磁層中出現(xiàn)極光、磁暴、高能電子暴等許多空間物理現(xiàn)象的重要誘因，是太陽風(fēng)-磁層-電離層能量耦合與傳輸過程中的重要媒介。關(guān)于帶電粒子在磁層內(nèi)的加速機(jī)制的問題、起源問題及耗散問題是空間能量粒子研究中尚待解決的基本問題。目前人們認(rèn)為無論是帶電粒子的加速過程還是其耗散過程，都存在著波粒相互作用的過程，也就是說，既存在著空間電波將能量轉(zhuǎn)移給粒子的過程，也存在著粒子將能量轉(zhuǎn)化為空間電波的過程。雖然通過大量的被動(dòng)觀測已經(jīng)了解了很多，但是對于更詳細(xì)的波粒相互作用的過程，人們依然了解不夠。因此，開展空間粒子與電波相互作用的主動(dòng)試驗(yàn)測試具有十分重要的科學(xué)和工程意義。
[0003]開展波粒相互作用的試驗(yàn)，可以在地面安裝發(fā)射設(shè)備，并由地面發(fā)射電波傳播到太空，從而與空間粒子相互作用試驗(yàn)但是地面發(fā)射由于距離遠(yuǎn)而功率效率太低，另外方向性受極大限制，試驗(yàn)效果受限制。因此，需要在衛(wèi)星上搭載波粒相互作用試驗(yàn)裝置來近距離地發(fā)射電波，以降低由于傳輸而造成的功率損耗并且可以“小區(qū)域”地開展試驗(yàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為解決目前空間粒子加速、耗散等機(jī)制、規(guī)律研究所需要了解的波粒相互作用過程的問題，本發(fā)明提供一種基于衛(wèi)星的波粒相互作用的試驗(yàn)裝置。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的在衛(wèi)星上搭載的波粒子相互作用的試驗(yàn)裝置包括:天線、匹配網(wǎng)絡(luò)、發(fā)射機(jī)、VLF(Very Low Frequency)波源及控制電路，其中控制電路用于控制VLF波源，并設(shè)置電波發(fā)射頻率、發(fā)射機(jī)開機(jī)發(fā)射時(shí)間，VLF波源用于產(chǎn)生試驗(yàn)所需要的電波的電流頻率信號(hào)，發(fā)射機(jī)用于放大VLF波源所提供的電流頻率信號(hào)并傳送給匹配網(wǎng)絡(luò)，匹配網(wǎng)絡(luò)用于將發(fā)射機(jī)發(fā)射的信號(hào)不失真地傳送給天線，天線用于將電流頻率信號(hào)轉(zhuǎn)換成試驗(yàn)所需要的空間電波信號(hào)并發(fā)射出去。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述天線為偶極子天線或單極子天線，以便于該天線適宜在VLF波段工作。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述天線的特征尺寸不小于20m，以便于發(fā)射效率不至于太低，所述特征尺寸指天線上電流流動(dòng)承擔(dān)輻射電波電氣單元的最大尺寸，偶極子天線、鞭狀天線即為桿的長度。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述天線安裝在衛(wèi)星外部，而發(fā)射機(jī)、VLF波源及控制電路安裝在衛(wèi)星內(nèi)部。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述試驗(yàn)裝置還包含衛(wèi)星接口電路，用于與衛(wèi)星總線進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。
[0010]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:針對空間環(huán)境及空間物理研究所需，提出衛(wèi)星搭載波粒相互作用試驗(yàn)裝置，從而相對于地面設(shè)備而言可以電波利用率更高、區(qū)域更加明確，從而獲得更精細(xì)、更明確、更直接的空間波粒相互作用機(jī)理、機(jī)制，并且能夠?yàn)閷砣藗儗τ诳臻g環(huán)境利用提供潛在的方式和方法及技術(shù)儲(chǔ)備。
【附圖說明】
[0011]圖1為示例搭載有本發(fā)明的基于衛(wèi)星的波粒相互作用的試驗(yàn)裝置的衛(wèi)星運(yùn)行在地球上空的示意圖。
[0012]圖2為顯示根據(jù)本發(fā)明的基于衛(wèi)星的波粒相互作用的試驗(yàn)裝置的實(shí)現(xiàn)原理的電子組成示意圖。
[0013]圖3為本發(fā)明的基于衛(wèi)星的波粒相互作用的試驗(yàn)裝置的工作示意圖。
[0014]附圖標(biāo)記:
[0015]1、天線 2、衛(wèi)星
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明的基于衛(wèi)星的波粒相互作用的試驗(yàn)裝置進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0017]圖1為示例搭載有本發(fā)明的基于衛(wèi)星的波粒相互作用的試驗(yàn)裝置的衛(wèi)星運(yùn)行在地球上空的示意圖。圖1中顯示作為本發(fā)明的試驗(yàn)裝置的一個(gè)組成部分的天線I安裝在衛(wèi)星2的外面。衛(wèi)星2中攜帶有本發(fā)明的試驗(yàn)裝置，并且按照試驗(yàn)設(shè)定的軌道進(jìn)行運(yùn)行，試驗(yàn)裝置釋放出來的電波會(huì)與周圍帶電粒子進(jìn)行加速或減速等調(diào)制作用。
[0018]圖2為顯示根據(jù)本發(fā)明的基于衛(wèi)星的波粒相互作用的試驗(yàn)裝置的實(shí)現(xiàn)原理的電子組成示意圖，其中虛線中的各個(gè)部件構(gòu)成該試驗(yàn)裝置?？刂齐娐酚糜诳刂芕LF波源設(shè)置頻率點(diǎn)或組合、發(fā)射機(jī)工作時(shí)間，VLF波源用于產(chǎn)生試驗(yàn)所需要的電波的頻率信號(hào)，發(fā)射機(jī)用于將VLF波源的頻率信號(hào)放大并傳送給匹配網(wǎng)絡(luò)，匹配網(wǎng)絡(luò)用于將發(fā)射機(jī)提供的信號(hào)不失真地傳送給天線，天線用于將電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成試驗(yàn)所需要的空間電波信號(hào)并發(fā)射出去。
[0019]優(yōu)選地，所述天線為偶極子天線，工作頻段為21.4kHz，此頻段的電波將可以對地球輻射帶的帶電粒子產(chǎn)生回旋共振作用。
[0020]優(yōu)選地，所述天線的特征尺寸不小于40m，以便于發(fā)射效率不至于太低。
[0021]優(yōu)選地，所述天線安裝在衛(wèi)星外部，而發(fā)射機(jī)、VLF波源及控制電路安裝在衛(wèi)星內(nèi)部。
[0022]優(yōu)選地，所述還包含衛(wèi)星接口電路，用于與衛(wèi)星總線進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。
[0023]圖3為本發(fā)明的基于衛(wèi)星的波粒相互作用的試驗(yàn)裝置的工作示意圖。如圖所示，本發(fā)明的試驗(yàn)裝置在太空中釋放的空間電波對環(huán)繞磁力線運(yùn)動(dòng)的空間粒子產(chǎn)生作用，導(dǎo)致部分環(huán)繞磁力線的帶電粒子與磁力線相夾的運(yùn)動(dòng)方向發(fā)生改變，從而導(dǎo)致帶電粒子容易脫離磁力線的束縛，而容易進(jìn)入地球大氣。
[0024]最后所應(yīng)說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制。盡管參照實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，都不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種在衛(wèi)星上搭載的波粒子相互作用的試驗(yàn)裝置，其特征在于包括:天線、匹配網(wǎng)絡(luò)、發(fā)射機(jī)、VLF波源及控制電路，其中控制電路用于控制VLF波源，并設(shè)置電波發(fā)射頻率、發(fā)射機(jī)開機(jī)發(fā)射時(shí)間，VLF波源用于產(chǎn)生試驗(yàn)所需要的電波的電流頻率信號(hào)，發(fā)射機(jī)用于放大VLF波源所提供的電流頻率信號(hào)并傳送給匹配網(wǎng)絡(luò)，匹配網(wǎng)絡(luò)用于將發(fā)射機(jī)發(fā)射的信號(hào)不失真地傳送給天線，天線用于將電流頻率信號(hào)轉(zhuǎn)換成試驗(yàn)所需要的空間電波信號(hào)并發(fā)射出去。2.根據(jù)權(quán)利要求1的試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述天線為偶極子天線或單極子天線。3.根據(jù)權(quán)利要求1的試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述天線的特征尺寸不小于20m，所述特征尺寸指天線上電流流動(dòng)承擔(dān)輻射電波電氣單元的最大尺寸。4.根據(jù)權(quán)利要求1的試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述天線安裝在衛(wèi)星外部，而發(fā)射機(jī)、VLF波源及控制電路安裝在衛(wèi)星內(nèi)部。5.根據(jù)權(quán)利要求1的試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述試驗(yàn)裝置還包含衛(wèi)星接口電路，用于與衛(wèi)星總線進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。
【文檔編號(hào)】H04B10/50GK105827328SQ201510007017
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2015年1月7日
【發(fā)明人】楊垂柏, 張賢國, 荊濤, 張斌全, 孔令高, 張珅毅, 曹光偉, 常崢, 梁金寶, 孫越強(qiáng)
【申請人】中國科學(xué)院空間科學(xué)與應(yīng)用研究中心