m=0角向模表面波等离子体柱天线辐射特性

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摘要:根据表面波在非磁化等离子体柱中的色散关系,理论计算得到存在电子-中性原子碰撞、径向与轴向等离子体密度非均匀分布条件下m =0角向模表面波波矢实部与虚部随信号频率、等离子体密度的变化关系.然后利用波矢的实部与虚部、等离子体柱天线表面指数分布电流模型、等离子体阻抗,推导得到等离子体柱天线的辐射方向图随信号频率、等离子体密度的变化关系;最大增益、天线辐射阻抗随信号频率的变化关系;天线径向能量辐射随等离子体密度的变化关系.理论计算结果表明等离子体柱天线辐射方向图随信号频率、等离子体密度的改变而变化非常明显,信号频率对最大增益、天线辐射阻抗的影响显著;同时,这些理论计算结果与他人实验实测结果吻合,这对于设计高精度要求的等离子体天线提供了重要的理论参考价值.

0 T! k" m1 q: q- I7 [) S0 _关键词:等离子体柱天线;辐射方向图;最大增益;色散关系
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7 a% {+ \2 \+ Y! w" N- x$ {9 Q; V      由于等离子体柱中等离子体密度在径向和轴向分布的非均匀性,及电子-中性原子间的碰撞效应导致的波阻尼现象,使得等离子体柱中传播的电磁波的波矢不再是常数,而是关于空间位置的复数,波矢的实部(相位系数)和虚部(衰减系数)均为空间位置的函数，故与由传统金属天线表面电流分布得到的结果将存在巨大差异.所以必须考虑到等离子体柱天线辐射特性对于电磁波频率﹑等离子体参量强度依赖的独特性,才能得到与实际辐射方向图、辐射阻抗、增益等结果相符合的值.



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等离子体柱