Плазменная антенна

Плазменная антенна — разрабатываемый тип радиоантенн, в которых вместо металлических проводников для приёма и передачи радиоволн используется ионизированный газ — плазма^[1][2]. Несмотря на то, что плазменные антенны только появляются, сама идея использовать плазму в антеннах была запатентована в 1919 году и принадлежит Дж. Хеттингеру (J. Hettinger)^[3].

Самые первые образцы подобных антенн создавали плазму в газоразрядных приборах (чаще всего лампах) и назывались антеннами с ионизированным газом^[1]. Твердотельные плазменные антенны (также известные как кремниевые плазменные антенны - PSiAN) строятся на кремниевых микросхемах и обладают функцией управления направленностью антенны^[4]. Плазменные кремниевые антенны скорее всего будут использоваться в технологии WiGig (предполагаемой замены Wi-Fi), а также, например, для уменьшения стоимости радиолокационной системы предупреждения столкновений^[4][5]. Кроме твердотельных антенн на данный момент известно три направления создание антенн на основе плазмы: формирование проводящего канала, созданного в атмосфере, под воздействием ионизирующих излучений; взрывные методы формирования плазменных струй в открытом пространстве; использование полученной в диэлектрических трубках плазмы ^[6].

Принцип действия

В плазменной антенне происходит ионизация газа для образования плазмы, которая в отличие от обычного газа обладает довольно высокой электропроводимостью (в частности, при температурах выше 15·10⁶ K проводимость плазмы превышает проводимость серебра^[7]), что существенно увеличивает качество передачи радиосигналов. Плазменная антенна является практически аналогом идеального вибратора (например, вибратор Герца) и может использоваться как для передачи радиоволн, так и для их приёма. Кроме того, плазменная антенна может использоваться как рефлектор или линза для отражения или фокусировки радиоволн от другого источника^[8].

Твердотельные антенны отличаются тем, что плазма создается за счет множественного испускания электронов, порождаемых активацией тысяч диодов в кремниевой микросхеме^[4][5].

Преимущества

Плазменные антенны обладают существенными преимуществами над обычными антеннами, например:

• как только плазменный генератор выключается, плазма моментально возвращается в состояние обычного непроводящего радиоволны газа, становясь незаметной для радара^[1][9][2];
• в плазменных антеннах можно динамически изменять частоту, направление, пропускную способность, усиление и ширину луча, что позволяет заменять несколько антенн^{[9][2][10][5]};
• плазменные антенны устойчивы к радиоэлектронной борьбе^[9];
• на спутниковых частотах плазменные антенны вносят меньше теплового шума и способны передавать данные на большей скорости^[11].

Примечания

1. ↑ ^{1 2 3} T. R. Anderson and I. Alexeff 'Stealth' Antenna Made Of Gas, Impervious To Jamming  (англ.). science20.com (12 November 2007). Архивировано из первоисточника 8 июля 2012. Проверено 22 декабря 2010.
2. ↑ ^{1 2 3} Center for Remote Sensing Plasma Antenna  (англ.). Center for Remote Sensing. Архивировано из первоисточника 8 июля 2012. Проверено 22 декабря 2010.
3. ↑ Aerial Conductor for Wireless Signaling and Other Purposes  (англ.). United States Patent 1309031. FreePatentsOnline.com (8 July 1919). Архивировано из первоисточника 8 июля 2012. Проверено 22 декабря 2010.
4. ↑ ^{1 2 3} David Hambling Wireless at the speed of plasma  (англ.). New Scientist (13 December 2010). Архивировано из первоисточника 8 июля 2012. Проверено 22 декабря 2010.
5. ↑ ^{1 2 3} Британцы разработали революционную плазменную антенну  (рус.). LiveStream.Ru (14 декабря 2010). Архивировано из первоисточника 8 июля 2012. Проверено 22 декабря 2010.
6. ↑ Пузанов А.О. Комплексный импеданс скин-слоя плазменного столба, сформированного в свободном пространстве методом взрыва  (рус.). 28 декабря 2006 г (25 ноября 2012). Архивировано из первоисточника 8 декабря 2012.
7. ↑ Плазма в Физической Энциклопедии
8. ↑ D C Jenn Plasma Antennas: Survey of Techniques and the Current State of the Art  (англ.). Technical Report. Naval Postgraduate School, Monterey, CA 93943-5000 (29 September 2003). Архивировано из первоисточника 8 июля 2012. Проверено 22 декабря 2010.
9. ↑ ^{1 2 3} Alexeff, I et al.' Advances in Plasma Antenna Design  (англ.). Tennessee University, ISSN: 0730-9244, ISBN 0-7803-9300-7 (15 May 2007). Архивировано из первоисточника 8 июля 2012. Проверено 22 декабря 2010.
10. ↑ Plasma Antennas Plasma Antennas  (англ.). книга. scribd.com (18 October 2008). Проверено 22 декабря 2010.
11. ↑ Dr. Ted Anderson An Electronically Steerable and Focusing Plasma Reflector Antenna and An Electronically Steerable and Focusing Bank of Plasma Tubes  (англ.). Haleakala Research and Development.(недоступная ссылка — история) Проверено 22 декабря 2010.

Ссылки

• Antenna having reconfigurable length — United States Patent 6710746
• Solid state plasma antenna — United States Patent 7109124
• Твердотельная плазменная антенна ускорит беспроводную связь  (англ.). Новости науки - R&D.CNews (2010.12.20). Архивировано из первоисточника 11 мая 2012. Проверено 22 декабря 2010.