Способ излучения электромагнитной энергии

Союз Советских Соцкалистическнх РеспубликОП ИСАЙИ Е ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУв чМ иыьтг шюре(22) Заявлено 030278 (21) 2579985/18-25 с присоединением заявки Йо Н 01 О 1/00 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытийДата опубликования описания 15,0780 В.В. Акиндинов, С.И. Еремин, С.И, Киселев, И.В. Лишин, В.С. Перепелов, Р.К. Сорокина и А,А. Чиж(72) Авторы изобретения Ордена Трудового Красного Знамени институт радиотехники и электроники АЙ СССР(54) СПОСОБ ИЗЛУЧЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ЭНЕРГИИ2 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 электроО магнитной энергии путем подвода высокочастотного напряжения к электрическому вибратору в антеннах типа "волновой канал" 11,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 121.Недостаток этого способа также состоит в малом значении сопротивле ния излучения.Целью изобретения является увеличение сопротивления излучения.Цель достигается тем, что по предлагаемому способу создают плаэменный 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 виток электрического тока.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 поверхностисердечника, ПеЪтому действиевсехмолекулярных токов будет такое же,. как действие некоторого поверхностного тока, обтекакицего поверхностьсердечника. 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 исопротивление излучения витка смагнитным током, в настоящее времяне было известно. В то же время,виток магнитного тока являетсяаналогом электрического диполя,расположенного вдоль оси витка, и,можно показать что возможно увеличение сопротивления изЛучейия электрического диполя при использованииплазмыв качестве электрического.сердечника.С целью упрощения расчетов рассмотрим сердечник в виде длинногоузкого цилиндра, на который намотансоленоид с магнитным током 1 О,Физически такой ток можно реализоватьс помощью тороидального трансформатора тока, надетого на цилиндр.Как уже указывалось выше, результаты расчетов, полученные для соленоида с магнитным током, качественно можно распространить на случайэлектрического диполя, помещенногона оси цилиндра. В этом случаеслово "сердечник" нужнопойймать всмысле оболочки, которая окружаетдиполь. Для достаточно длинногосоленоида электрическое поле в пределах плазменного сердечника однородно и равногде Ч - число витков соленоида,6 - его длина.Под 1 оздействием поля Е в плазмевозникает объемная электрическаяполяризацияР ",Е Е, ,(2)где одиэлектрическая проницаемость свободного пространства,плазменная частота электронов,частота сигнала. Электрические дипольные моментыв каждой точке сердечника можно заменить эквивалентными им виткамимагнитного поля. При сложении этихтоков их прилегающие отрезки взаимно компенсируются всюду, кромеповерхности цилиндра, поэтому действие плазменного цилиндра на соленоид с магнитным током можно охарактеризовать появлением некоторогомагнитного тока на поверхности цилиндра. Обозначим линейную плотность этого тока через 1 м, Тогдаполная сила поверхностного тока будет 1 , а величина его электримческого момента15Р )=ф Д К 5, (3).где Ч - объем цилиндра,5 - площадь его поперечного се. Чения цилиндраИз (1) - (3) имеемм то м 3 чРезультирующая плотность тока, протекающего через единицу длины соленоида, равнао ф Уо вИ мщ д 2 (5)Как видно из (5), увеличение результирующего тока и, следовательно, излученной мощности имеет местоГв случае, когда величина () соизмерима с единицей или больше единицы, то есть при Го ) Г. Таким образом, 40 можно говорить об увеличении величины излученной мощности при фиксированном значении магнитного тока 1 Очто эквивалентно возрастанию сопротивления излучения й рассмотренного соленоида с магнитным током.Для экспериментальной проверкиэффективности способа были выполненыисследования излучения симметричногоэлектрического вибратора и сферичес кой антенны из ограниченных объемовизотропной плазмы в области частотГГо, Плазма создавалась при зажигании тлеющего разряда в газоразряд-.ных трубках, выполненных либо в виде цилиндра длиной 22 см и диаметром4 см, либо в виде сферы диаметром14 см, заполненных ксеноном до давления порядка 10 "мм рт.ст. В цилиндрическую трубку были впаяны молибденовыезонды, имеющие Форму симметричного электрического вибратора сдлиною плеч 5 см, а в сферическую -две металлические полусферы диаметром 6,5 см. В качестве источникасигнала использовался генератор с у 5 симметричным выходом. Прием сигналов6 748592 Формула изобретения Составитель Н. ЕрмохинРедактор М. Батанова Техред М. Петко Корректор Е. Пайп Тираж 844 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушокая наб., д. 4/5Заказ 4251/42 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4осуществлялся на расстоянии г3 ) А,; от излучателя ( Ао - длина волны в свободном пространстве). Во время эксперимента проводились одновременные измерения напряженности поля в точке приема и тока в передающей 5 антенне в эавиоимооти от тока разряда 1 Р и частоты сигнала. Это позволило выделить две основные причины, вызывающие увеличение излученной мощности: наотройку антенны ,.О в резонанс и рост величины оопротивления.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 о формулой ,5) если прие нять во внимание, что 1 Р л У . Увеличение мощности излучения, полученное путем настройки антенны в резонанс, значительно меньше эффекта, обусловленного плазменным проводни-. ком.Таким образом, использование 25 плазменного проводника в качестве электрического сердечника при конструировании антенных устройств позволяет создать антенные устройства,которые излучают большую мощностьпо сравнению с антеннами таких жеразмеров в, свободном пространстве илиту же мощность, но при меньших габарйтах. Способ излучения электромагнитНойэнергии путем подведения выоокочаототного напряжения к электрическомувибратору, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, о целью увеличения сопротивления излучения, создают плаэменный проводник и свободный конецэлектрического вибратора вводят вконтакт с плазменный проводником,причем размеры плазменного проводникане превосходят"длины волны в среде,а плазменная частота электронов больше частоты подведенного напряжения.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Фельд Я.Н,и Девинов А,А,Антенно-фидерные устройства. М.,1959.2, Кузнецов В.Д. Исследованиеантенн бегущей волны. Радиотехника,1950, Р 5, о. 26 (прототип).