Исследование скоростного плазменного управления распространением СВЧ излучения в антенно-фидерных устройствах, реализованных на основе электромагнитных кристаллов (Промежуточный отчет 1-го периода)

Цель проекта – исследовать кинетику формирования и поддержания импульсного и ВЧ/СВЧ разрядов атмосферного и пониженного давлений и их электродинамических свойств для создания ключевых элементов скоростных перестраиваемых антенно-фидерных СВЧ устройств сантиметрового и миллиметрового диапазонов длин волн. Научная идея проекта состоит в применении плазмы импульсных и ВЧ/СВЧ разрядов пониженного и атмосферного давлений в качестве управляющих элементов перестраиваемых антенных и фидерных СВЧ устройств. Такие управляющие элементы позволяют охватить широкий диапазон изменения параметров плазмы и условий взаимодействия плазмы с падающими СВЧ волнами различного уровня мощности от микроватт до киловатт, что может оказать определяющее влияние на формирование общей концепции создания антенных и фидерных СВЧ устройств с плазменными элементами для современных и перспективных радиотехнических и телекоммуникационных систем. В ходе реализации проекта за первый год были проведены численные и экспериментальные исследования плазменных антенн нескольких конфигураций, а также характеристики ВЧ/СВЧ разрядов для создания плазмы в газоразрядных трубках плазменных антенн. Для плазменной антенны цилиндрического («барабанного») типа была разработана конструкции и в численном моделировании были получены спектральные зависимости S11 и диаграммы направленности при значениях концентрации плазмы в диапазоне 10^11…10^13 для плазмы в разряде аргона и аргона с парами ртути. Была создана численная модель ВЧ/СВЧ разряда в плазменной несимметричной вибраторной антенне, проведено моделирование разярдов в аргоне и ксеноне и их смеси с парами ртути. Показано заметное влияние добавления паров ртути на характеристики разряда и пламенной антенны. В рамках разработки оптимальной разрядной камеры газового ВЧ/СВЧ разряда для интеграции в плазменную антенну, определение параметров плазмы (плотность электронов, геометрия) газового ВЧ/СВЧ разряда были проведены исследования характеристики разряда в плазменной несимметричной вибраторной антенне. На основании полученных данных будут сформированы рекомендации к созданию плазменных несимметричных вибраторных антенн на основе ВЧ/СВЧ разряда с оптимальными характеристиками. Совместно с зарубежными коллегами проведены исследования конфигурации плазменной несимметричной вибраторной антенны, излучающим телом которой являлся положительный столб тлеющего разряда в неоне при пониженном давлении, в диапазоне частот 1…3 ГГц. Выявлены зависимости КСВН созданной антенны от концетрации (плотности) электронов в плазменном столбе антенны, и показано, что лучшие значения КСВН 1,01 и 1,05 достигаются для частот 1,22 и 2,8 ГГц при разрядном токе 1,0 и 1,5 мА, соответственно. Показана возможность электрического переключения между диапазонами излучения антенны за счёт изменения плотности электронов в плазменной части антенны в 1,5 раза.