CC BY
54
УДК 533.9, 621.3
ПЛАЗМЕННАЯ ПРИЕМНАЯ ВИБРАТОРНАЯ АНТЕННА
Н.Г. Гусейн-заде1'2, И. М. Минаев1, К. 3. Рухадзе2
Экспериментально продемонстрирована возможность приема сигнала (в частотном, диапазоне 30-50 МГц) на плазменную вибраторную антенну, возбуждаемую собственным излучением, передатчика в том, же частотном диапазоне.
Ключевые слова: плазменная приемопередающая антенна, вибраторная антенна.
В [1] показана возможность использования бесстолкновительной проводимости плазмы еоШр/и при шр >> и >> V для реализации высокоэффективной плазменной антенны. работающей от одного источника ВЧ-колебаний. который совмещает в себе функции как источника энергии для создания плазмы, поддерживаемой поверхностной волной (ПВ). так и передатчика ВЧ-сигнала.
В данной работе рассматривается возможность применения плазменной антенны в качестве приемной антенны.
Приемная плазменная антенна должна удовлетворять следующим требованиям: собственные шумы антенны и частотный диапазон дол^кны быть одного порядка с шумами и частотным диапазоном металлической антенны;
передающая и приемная антенны должны работать с одним приемопередатчиком.
В [2] показано, что плазменная четвертьволновая антенна (монополь) может быть эффективной передающей антенной, возбуждаемой собственным излучением передатчика. однако вопрос о приемопередающей плазменной антенне, возбуждаемой собственным излучением передатчика, до сих пор оставался открытым. С целью определения возможности использования передающей плазменной антенны в качестве приемной были проведены лабораторные эксперименты, где решались две задачи:
1. Установление связи между источником сигнала типа Р-168-50У-1М (диапазон излучения 30 47 МГц) с приемником приемопередатчика типа Р-163-50У с плазменной антенной (разряд в газоразрядной трубке возбуждался ПВ. создаваемой вторым приемопередатчиком того же типа (Р-163-50У));
1 Институт общей физики имени A.M. Прохорова РАН (ИОФ РАН).
2 Московский институт радиотехники, электроники и автоматики (МИРЭА).
Рис. 1: Схема экспериментальной установки. 1 - плазменная антенна; 2 - металлический экран; 3 - узел крепления антенны; 4 ~ стыковочный узел фидера передатчика Р-163-50У и плазменной антенны; 5 - передатчик Р-163-50У; 6 - стыковочный узел фидера приемника Р-163-50У и плазменной антенны; 1 - приемник Р-163-50У; 8 -штатная (металлическая) антенна приемопередатчика Р-168-05У-1М9 - приемопередатчик Р-168-05У-1М.
2. Сравнение частотного диапазона плазменного монополя и обычного металлического вибратора длиной I = Л5/4.
Схема экспериментальной установки представлена на рис. 1.
Два приемопередатчика типа Р-163-50У были подключены к одной плазменной антенне, в которой разряд возбуждался ПВ, создаваемой вторым приемопередатчиком типа Р-163-50У на частоте 40.500 МГц. Макет антенны в виде отпаянной стеклянной трубки с диаметром см длиной 1.2 м, наполненной парами ртути, помещался в пластиковый корпус.
При испытаниях прием тональных и телефонных сигналов через плазменную антенну сохранялся при снижении мощности излучения до 10-6 Вт. Заметного различия
в с1В-уровнях принимаемых сигналов при приеме через плазменную и металлическую антенны при указанном уровне мощности не было установлено. Частотный диапазон системы определялся частотным диапазоном передатчика Р-163-50У-1М и в эксперименте осуществлялся на нижней частоте 30.500 МГц и верхней частоте 47.500 МГц. Различий в условиях приема на этих частотах зарегистрировано не было.
Оценку результатов проведем для случая, когда возбуждение плазменного столба производилось на частоте / = 40 МГц, а прием осуществлялся на / = 30.05 МГц, расстояние между приемником и передатчиком составляло ~100 м. Основное отличие плазменных и металлических антенн заключается в том, что различаются величины наведенных в них токов следовательно эффективность плазменной приемной антенны можно оценить как отношение токов (1р/1м) наводимых в антенне при одинаковой напряженности Е падающего поля:
При возбуждении плазменного столба поверхностной волной на / = 40 МГц (сопротивление излучения полуволнового вибратора К^ = 73.2 Ом, радиус плазменного столба а = 1 см, концентрация электронов пе = 1012 см-3 [1], критическая концентрация плазмы пс = 3.3 • 106 см-3) для частоты, на которой осуществлялся прием сигналов / = 30 плазменной антенны равна п ^^
0. 12
оценить чувствительность плазменной приемной антенны, укорачивалась длина передающей антенны (элемент 8 рис. 1). Сигнал на приемнике пропадал при длине передающей антенны Ь ~ 20 см на частоте 30 МГц (длина стандартной передающей антенны ~200 см). Расстояние между приемником и передатчиком ~100 м, плотность мощности в районе принимающей антенны при излучаемой мощности 1 Вт ~10_5 Вт/м2. С укорочением длины передающей антенны мощность излучения падает в 100 раз, как (Ь/А)2, т.е. плотность мощности в районе принимающей антенны будет ~10-7 Вт/м2.
Заключение. Впервые проведены испытания приемной плазменной антенны, которые позволили установить:
возможность приема сигналов на плазменную антенну, возбуждаемую собственным излучением приемопередатчика;
частотный диапазон приемно-передаютцей системы (соответствует частотному диапазону приемопередатчика);
- уровень мощности сигнала, при котором осуществлялся прием (~10-6 — 10-7 Вт).
П = 1р/1м = пал/пе/псК^/60 А.
(1)
ЛИТЕРАТУРА
[1] И. М. Минаев. А. А. Рухадзе, К. Ф. Сергейчев, Ф. К). Трефилов, Краткие сообщения по физике ФИАН, X 12, 34 (2005).
[2] Е. Н. Истомин, Д. М. Карфидов, И. М. Минаев и др.. Физика плазмы 32(4). 423 (2006).
Поступила в редакцию 16 декабря 2009 г.
