10225

10225

تحليل ارائه خطي از آنتن پلاسماي ستوني

دكتري

برق - مخابرات ميدان

خرداد 1390

خرداد 1390

دكتر حجت كاشاني

دكتر محصل

در اين مجموعه، آنتن پلاسماي ستوني ، با پلاسماي آرگون كم فشار و با تحريك موج سطحي در محدوده فركانس 400 به صورت عددي مورد تحليل و بررسي قرار مي گيرد. در شبيه سازيها، چگالي MHz 50 تا MHz كاري بين گاز در ستون پلاسما با سه حالت ثابت، تغيير خطي و تغيير همزمان خطي و شعاعي به صورت مجزا درنظر گرفته ميشود. در هر حالت اثر عوامل فيزيكي گاز و تحريك محفظه بر روي مشخصات تشعشعي آنتن به صورت مستقل مورد بررسي و تحليل قرار ميگيرد. بررسيها نشان مي دهند كه هرچه فركانس برخورد در ستون پلاسما بيشتر باشد، بهره، سطح مقطع راداري و راندمان آنتن به دليل كاهش قابليت هدايت الكتريكي كمتر ميشوند. از طرفي، كاهش بيش از حد فركانس برخورد منجر به افزايش نوسانات در امپدانس ورودي آنتن مي گردد. نتايج نشان ميدهند افزايش فركانس برخورد پهناي باند آنتن را افزايش ميدهد و اثر آن زماني بيشتر است كه مقدار فركانس برخورد نسبت به مقدار فركانس پلاسما از 0/02 بيشتر ب اشد. افزايش فركانس برخورد اثر قابل ملاحظه اي بر نقاط حداكثر تشعشع الگوي تشعشعي آنتن پلاسما ندارد مگر آنكه نقاط صفر پرتو را با تشعشع كم جايگزين مينمايد. نتايج حاصل شده بيانگر آن هستند كه افزايش فركانس تشديد پلاسما در آنتن مقدار بهره، سطح مقطع راداري و راندمان آنتن را، به دليل افزايش قابليت هدايت الكتريكي، افزايش مي دهد و منحني امپدانس ورودي را به سمت فركانسهاي كاري بالاتر انتقال مي دهد. تغيير فركانس تشديد پلاسما روشي مؤثر براي كنترل ديناميك فركانس كاري آنتن و تغيير الگوي تشعشعي محسوب ميشود. 0/4 گاز آرگون، نشان مي دهد كه افزايش توان تحريك علاوه mb بررسي تغيي ر عوامل تحريك گاز، در فشار ثابت بر انتقال منحني امپدانسي به سمت فركانس هاي كم تر، سبب كاهش پهناي باند و افزايش حداكثر مقدار امپدانس ورودي مي گردد. اين به معناي تغيير فركانس كاري آنتن و نيز تغيير قابل توجه الگوي تشعشعي مي باشد. بهعلاوه، افزايش فركانس تحريك در توان ثابت تحريك، سبب كاهش طول آنتن و افزايش ميانگين چگالي پلاسما در ستون ميگردد. بنابراين بهره آنتن افزايش مييابد. با توجه به آن كه پلاسما در يك محفظه دي الكتريك محصور مي شود، جنس و ضخامت محفظه ميتواند مشخصات تشعشعي آنتن را تغيير دهد . شبيهسازي عددي نشان مي دهد كه هرچه ضخامت، ضريب دي الكتريك و نيز تانژانت تلفات در محفظه كمتر باشد، عملكرد آنتن بهتر و قابل قبولتر ميباشد. بررسي تغيير چگالي پلاسما در جهت شعاعي با توابع كسينوسي، بسل ، گوسي و سهمو ي همزمان به تغيير خطي در طول آنتن نشان مي دهد كه چنانچه چگالي به صورت شعاعي تغيير كند، راندمان و بهره آنتن كاهش خواهد يافت. بهعلاوه، فرض ثابت بودن چگالي پلاسما نسبت به تغيير خطي آن از محل تحريك تا انتهاي آنتن سبب بروز خطا در نتايج شبيهسازي ميشود؛ در حاليكه روند كلي تغييرات بدون تغيير ميماند. تحليل عددي آرايه ياگي اوداي پلاسمايي نشان مي دهد كه با فرض ثابت ماندن فاصله ميان عناصر آرايه، تغيير توان تحريك عناصر منجر به تغيير طول عناصر شده و درنتيجه فركانس كاري آرايه تغيير مي كند؛ بدون آن كه ك مشخصات تشعشعي آن تغيير محسوسي داشته باشند. آرايه خطي پلاسمايي با عناصر تك قطبي، همانگونه كه نتايج شبيه سازي نشان ميدهد، عملكردي مشابه آرايه فلزي معادل دارند؛ با اين تفاوت كه قابليت انعطاف آرايه پلاسمايي، به دليل وجود قابليت روشن و خاموش نمودن عناصر و نيز تغيير طول آن ها با تغيير پارامترهاي تحريك بسيار بيشتر است . الگوي تشعشعي آرايه پلاسمايي با توزيع دامنه يكنواخت، نسبت به آرايه هايي كه توزيع دوجمله اي و چبي چف دارند، كوچكترين ميزان عرض شعاع نصف توان و حداكثر مقدار سمتگرايي را دارد . به علاوه، آرايه پلاسمايي با توزيع دوجمله اي گلبرگ فرعي ندارد . بررسي تغيير توان تحريك بر روي عناصر پلاسمايي در چنين آرايه اي نشان مي دهد كه سمتگرايي و بهره آرايه تغيير مي - كند. هرچند تحقق آرايه پلاسمايي پيچيدگي هاي زيادي دارد و راندمان به مقدار قابل توجهي از آرايه معادل فلزي كمتر است، ولي در صورت اهميت خواص تغيير ديناميك مشخصات تشعشعي آنتن و شكل پذيري مجدد آن براي فركانس جديد، اين ساختار از اهميت بالايي برخوردار خواهد بود. واژه هاي كليدي : آنتن پلاسما، موج سطحي، آرايه پلاسمايي خطي، آرايه پلاسمايي ياگي -اودا، مشخصات تشعشعي.