طراحي و ساخت يك آنتن پلاسمايي در باند VHF

Design and Implementation of a VHF Plasma Antenna

در سالهاي اخير آنتنهاي پلاسمايي بهعنوان يك تكنولوژي جديد و كارآمد براي جايگزيني آنتنهاي فلزي همراه با كارايي بيشتر، طراحي و ساخته شدهاند. در حالت پايدار، آنتن‌هاي پلاسمايي با تقريب نزديكي همان الگوي تشعشعي را خواهند داد كه نمونه آنتن‌هاي فلزي مشابه آنها با همان شكل در اختيار ميگذارند. اما با اين قابليت ويژه كه با تغيير پارامترهاي ماده پلاسما ميتوان فركانس كاري آن را بدون تغيير در طول آنتن تغيير داد. بهدليل پيچيده بودن محيط پلاسما، اكثر اين طراحيها تنها بر اساس آزمايشات عملي انجام ميگيرد. در اين مقاله براي اولين بار فرآيندي قدم به قدم براي طراحي آنتن پلاسمايي بيان و بر اساس آن محيط پلاسما و آنتن پلاسمايي شبيهسازي شدهاند. همچنين طرح بهبود يافتهاي براي كوپلر آنتن پلاسمايي آورده شده است كه علاوه بر انتقال و دريافت سيگنال توسط كوپلر دروني، به علت وجود پوسته بيروني آن هيچ گونه تداخل الكترومغناطيسي با بيرون نخواهد داشت. بر اساس روند طراحي بيان شده، شبيهسازي آنتن پلاسمايي صورت گرفته و با توجه به عملكرد اوليهي قابل قبول آن در باند VHF، طرح ساخته و پياده سازي عملي گشته و سپس در باند مربوطه تست گرديده است. اندازهگيري بهدستآمده با نتايج شبيهسازي شده مطابقت نزديكي داشته و به كاهش تلفات برگشتي آنتن در رزونانسهاي آن منجر شده است.

In recent years, the plasma antenna is a new technology for replacing the metal antennas that have been designed with better performance. In the steady state, the radiation pattern of a plasma antenna will be similar to the case of metallic antennas with the same form, size and performance at the same frequency and power. By sweeping the parameters in the plasma tube, we can change the operating frequency without changing in the antenna length. The most of designs have been investigated only on the basis of the practical experiment. In this paper, a step by step procedure is presented for the design and simulation of a plasma antenna andits material. Also, a new design for the coupler shows that in addition to transmit and receiving signal with the inner coupler, there is no electromagnetic interference (EMI) due to the outer shell. Based on the design procedure, the simulation and implementation of the antenna is performed and tested in VHF band. The measurement results are compatible with the simulation excellently.