基于等离子体的新型可重构天线研究

随着现代大容量、多功能、超宽带综合信息系统的迅猛发展，传统的金属天线已很难满足综合信息系统对成本低，重量轻，雷达散射截面小、电磁兼容性好的要求。上世纪九十年代提出的等离子体天线可望在一些特殊用途中替代现有的金属天线，从根本上克服现有天线可重构性差、隐形困难、天线间耦合强的不足，它是天线技术上的一次革命。本项目基于已有的研究基础，采用实验研究与理论分析的方法，深刻揭示等离子体表面波的形成机理，了解表面波激励等离子体与维持等离子体所需的电磁能量，掌握控制等离子体天线的持续时间与有效电长度、降低等离子体天线噪声、提高等离子体天线效益实用技术。通过攻克等离子体天线色散模式的分类及求解、等离子体天线最佳表面波模式的形成与激励、等离子体天线的频率与方向图可重构等关键技术，建立频率可重构等离子体天线、方向图可重构等离子体天线的设计理论与技术，解决未来多平台无线通信系统天线设计中的重大理论问题。

等离子体天线是近代天线理论中最具有挑战的课题之一。本项目基于我们早期提出的等离子体内表面波精确色散理论，建立了精确分析磁化与非磁化等离子体天线的精确数值模拟技术。在等离子体可重构天线及相关领域取得了一系列研究成果。（1）首次系统地分析了磁化与非磁化单极子等离子体天线的远场辐射特性，设计出了辐射效率可达80%的内表面波驱动等离子体天线。（2）首次系统地分析了磁化与非磁化等离子体天线辐射效益与等离子体不均匀性之间的关系，给出了高效辐射等离子体天不均匀性应满足的条件。（3）提出了通过控制等离子体密度和偏置磁场强度的方法，来设计可重构等离子体天线的设计理论。（4）提出了采用S-PIN二极管设计缝隙波导可重构天线和微带可重构天线的设计思想。