Способ излучения электромагнитной энергии

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАЙИ Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ р1)748592

Ф г (51)М. Кл. (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 030278 (21) 2579985/18-25 с присоединением заявки Но

Н 01 Q 1/00

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 15.07.80, Бюллетень М 26 (53) УДК 621. 396. .67(088.8) Дата опубликования описания 15.0780

В.В. Акиндинов, С.И. Еремин, С.И. Киселев, И.В. Лишин, В.С. Перепелов, P.Ê. Сорокина и А.A. Чиж (72) Авторы изобретения

Ордена Трудового Красного Знамени институт радиотехники и электроники АН СССР (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗЛУЧЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ

ЭНЕРГИИ

Изобретение относится к области устройств и методов для излучения и приема электромагнитных волн,в частности к методам излучения и приема 5 электромагнитных волн с использованием плазмы, и может быть использовано в технике антенн и индукционных ускорителей.

Известен способ излучения электро-1О магнитной энергии путем подвода высокочастотного напряжения к электрическому вибратору в антеннах типа

"волновой канал" |1) .

Недостаток этого способа получения электромагнитной энергии состоит в малом сопротивлении и, следовательно, в малом значении излучаемой мощности.

Известен также способ излучения электромагнитной энергии путем подведения высокочастотного напряженйя к электрическому вибратору .(21.

Недостаток этого способа также состоит в малом значении сопротивле- 25 ния излучения.

Целью изобретения является увеличение сопротивления излучения.

Цель достигается тем, что по предлагаемому способу создают плаэмен,ный проводник, и свободный конец электрического вибратора вводят в контакт с плазменным проводником, причем размеры плазменного проводника не превосходят длины волны в среде, а плазменная частота электронов больше частоты подведенного напряжения.

Способ осуществляют следующим образом.

Подводят высокочастотное напряжение к электрическому вибратору, затем создают плазменный проводник, и свободный конец электрического вибратора вводят в контакт с плазменным проводником. При этом Плазменные проводники создают таких размеров, чтобы они были меньше длины волны в среде, а параметры состояния таковы, что плазменная частота электронов больше частоты подведенного напряжения.

Влияние плазменного проводника на сопротивление излучения электрического вибратора можно пояснить на примере магнитной антенны, рассмотрев влияние магнитного сердечника на ви ток электрического тока.,748592 где W —.число витков соленоида,  — его длина.

Под воздействием поля E в плазме возникает объемная электрическая поляризация

Р "--,Е Е,,(2) где со— диэлектрическая проницаемость свободного пространства, плазменная частота электронов, частота. сигнала.

Под действием магнитного поля тока происходит упорядочение расположения молекулярных. токов, замыкающихся в пределах каждого атома магнетика. При этом молекулярные токи складываются таким образом, что их прилегающие отрезки взаимно компенсируются всюду, кроме внешней поверхности сердечника. ПеЪтому действие всех молекулярных токов будет такое же, . как действие некоторого поверхностного тока, обтекакицего поверхность сердечника. Этот ток складывается. в фазе с током, протекающим в проводе, в результате возрастает напряженность магнитного поля в свободном, пространстве и, следовательно, сопротивление излучения витка с электрцческим током.

Электрических сердечников, увеличивающих электрическое поле и сопротивление излучения витка с магнитным током, в настоящее время не было известно. В то же время, виток магнитного тока является аналогом электрического диполя, расположенного вдоль оси витка, и. можно показать что возможно увеличение сопротивления изЛучейия электрического диполя при использовании плазмы в качестве электрического. сердечника.

С целью упрощения расчетов рассмотрим сердечник в виде длинного узкого цилиндра, на который намотан соленоид с магнитным током I о, Физически такой ток можно реализовать с помощью тороидального трансформатора тока, надетого на цилиндр.

Как уже указывалось выше, результаты расчетов, полученные для соленоида с магнитным током, качественно можно распространить на случай электрического диполя, помещенного на оси цилиндра. В этом случае слово "сердечник" нужно:пойймать в смысле оболочки, которая окружает диполь. Для достаточно длинного соленоида электрическое поле в пределах плазменного сердечника однородно и равно

Электрические дипольные моменты в каждой точке сердечника можно заменить эквивалентными им витками магнитного поля. При сложении этих токов их прилегающие отрезки взаимно компенсируются всюду, кроме поверхности цилиндра, поэтому действие плазменного цилиндра на соленоид с магнитным током можно охарактеризовать появлением некоторого магнитного тока на поверхности цилиндра. Обозначим линейную плотность этого тока через I Тогда полная сила поверхностного тока будет I E, а величина его электрим ческого момента

Р М=+Е Д Р9 (3) .где V — объем цилиндра, 5 — площадь его поперечного се20 . . чения цилиндра.

Из (1) — (3) имеем м» 1о м 3V

Результирующая плотность тока, протекающего через единицу длины соленоида, равна w о " o дй % мщ д 2 (5)

Как видно из (5), увеличение результирующего тока и, следовательно, излученной мощности имеет место

f в случае, когда величина (- -) соизмерима с единицей или больше единицы, то есть при fо ) f. Таким образом, 40 можно говорить об увеличении величины излученной мощности при фиксированном значении магнитного тока Iо что эквивалентно возрастанию сопротивления излучения R рассмотренного соленоида с магнитным током.

Для экспериментальной проверки эффективности способа были выполнены исследования излучения симметричного электрического вибратора и сферичесО кой антенны из ограниченных объемов изотропной плазмы в области частот °

Е fo . Плазма создавалась при зажигании тлеющего разряда в газоразряд-. ных трубках, выполненных либо в виде цилиндра длиной 22 см и диаметром

4 см, либо в виде сферы диаметром

14 см, заполненных ксеноном до давления порядка 10 "мм рт.ст. В цилиндрическую трубку были впаяны молибденовые„зонды, имеющие форму симмет о ричного электрического вибратора с длиною плеч 5 см, а в сферическую— две металлические полусферы диаметром 6,5 см. В качестве источника сигнала использовался генератор с симметричным выходом. Прием сигналов

748592

Формула изобретения г

Составитель Н. Ермохин

Редактор М. Батанова Техред М. Петко Корректор Е.

Тираж 844 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 4251/42

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная,4

\ осуществлялся на расстоянии r y 3 ) Л о, от излучателя (Ло — длина волны в свободном пространстве). Во время эксперимента проводились одновременные измерения напряженности поля в точке приема и тока в передающей 5 антенне в зависимости от тока разряда 1р и частоты сигнала. Это позволило выделить две основные причины, вызывающие увеличение излученной мощности: настройку антенны,. g в резонанс и рост величины сопротивления излучения.

В результате проведенных измерений было показано, что мощность излучения при наличии плазменного проводника возрастает с ростом тока разряда и уменьшением частоты сигнала при прочих равных условиях,что согласуется с формулой,5) если прие нять во внимание, что I p f . Увеличение мощности излучения, полученное путем настройки антенны в резонанс, значительно меньше эффекта, обусловленного плазменным проводни-. ком.

Таким образом, использование плазменного проводника в качестве электрического сердечника при конструировании антенных устройств позволяет создать антенные устройства, которые излучают большую мощность по сравнению с антеннами таких же размеров в, свободном пространстве или ту же мощность, но при меньших габарйтах.

Способ излучения электромагнитиой энергии путем подведения высокочастот ного HBflpHRGHHH к электрическому вибратору, отличающийся тем, что, с целью увеличения сопротивления излучения, создают плаэ менный проводник и свободный конец электрического вибратора вводят в контакт с плазменный проводником,причем размеры плазменного проводника не превосходят"длины волны в среде, а плазменная частота электронов больше частоты подведенного напряжения .

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Фельд Я.Н.и Левинов А.A.

Антенно-фидерные устройства. М., 1959.

2. Кузнецов В.Д. Исследование антенн бегущей волны. Радиотехника, 1950, Р 5, с. 26 (прототип).