Una antena de plasma es un tipo de antena de radio desarrollado activamente , en el que, en lugar de conductores metálicos , se utiliza plasma de gas ionizado para recibir y transmitir ondas de radio [1] [2] [3] [4] [5] . A pesar de que las antenas de plasma apenas están apareciendo, la idea misma de utilizar plasma en antenas fue patentada en 1919 y pertenece a J. Hettinger [6] .
Las primeras muestras de este tipo de antenas crearon plasma en dispositivos de descarga de gas (la mayoría de las veces, lámparas) y se denominaron antenas de gas ionizado [1] . Las Antenas de Plasma de Estado Sólido (también conocidas como Antenas de Plasma de Silicio - PSiAN) están basadas en microcircuitos de silicio y tienen la función de control de directividad de la antena [7] . Es probable que las antenas de silicio de plasma se utilicen en la tecnología WiGig (el reemplazo propuesto para Wi-Fi ) y también, por ejemplo, para reducir el costo de un sistema de radar para evitar colisiones [7] [8] . Además de las antenas de estado sólido, actualmente se conocen tres direcciones para crear antenas basadas en plasma: la formación de un canal conductor creado en la atmósfera bajo la influencia de la radiación ionizante; métodos explosivos para la formación de chorros de plasma en espacios abiertos; uso de plasma obtenido en tubos dieléctricos [9] . Estas antenas se pueden utilizar con éxito en las fuerzas armadas para reducir la visibilidad del radar de los objetos de equipo militar (aviones, barcos, estaciones de radar, etc.). Desde el punto de vista del uso de antenas de plasma para camuflaje en el rango del radar, encendido rápido y cambio de parámetros de antena casi sin inercia, lo más prometedor es el uso de plasma obtenido en tubos de descarga de gas dieléctrico. Si usa uno de esos tubos con una pantalla conductora, obtiene un dipolo asimétrico (vibrador), cuando usa un sistema de varios tubos, obtiene un faro o un reflector de antena que enmascara la pantalla.
Según el método de formación y excitación del plasma:
Por tipo de dispositivos de antena:
En una antena de plasma, el gas se ioniza para formar plasma , que, a diferencia del gas ordinario, tiene una conductividad eléctrica bastante alta (en particular, a temperaturas superiores a 15 10 6 K , la conductividad del plasma supera la conductividad de la plata [10] ), que aumenta significativamente la calidad de la transmisión de la señal de radio. La antena de plasma se puede utilizar tanto para transmitir ondas de radio como para recibirlas. Además, una antena de plasma se puede utilizar como reflector o lente para reflejar o enfocar las ondas de radio de otra fuente [11] [12] .
Las antenas de estado sólido se diferencian en que el plasma se crea mediante la emisión múltiple de electrones generados por la activación de miles de diodos en un chip de silicio [7] [8] .
Ya entre 1999 y 2002 se llevaron a cabo en EE. UU. y Australia una serie de estudios experimentales pioneros sobre antenas de plasma, cuyos resultados se presentan en los trabajos de G. Borg, T. Anderson e I. Alexeef et al. [ 1] [13] [5] ;.
Según un informe de ITAR-TASS del 23 de noviembre de 2003, Estados Unidos está desarrollando activamente una nueva tecnología de plasma para antenas de radar. Markland Technologies está realizando una serie de nuevos estudios científicos sobre la creación de PA y otros elementos de la tecnología de microondas, financiados por el gobierno de EE. UU., con la participación de destacados expertos en el campo de la física del plasma. Entre los trabajos más significativos, la compañía incluyó el desarrollo de cables coaxiales y guías de onda de plasma, el desarrollo de arreglos en fase de plasma y la fabricación de antenas de plasma de alta potencia. ASI Technology Corporation presenta desarrollos similares de antenas de plasma. Pero el principal desarrollador de antenas de plasma es Haleakala Research and Development Inc, fundada por T. Anderson, quien publicó el libro "Plasma Antennas" basado en su trabajo conjunto con Alekseef en 2011. El libro presenta prototipos de una antena de plasma que funciona con un transceptor, conjuntos de antenas en fase de plasma (PAR) y reflectores. Theodore Anderson es titular de varias patentes estadounidenses de antenas de plasma y dispositivos basados en ellas. Actualmente, Haleakala Research and Development Inc está colaborando con la Universidad de Tennessee con el apoyo de subvenciones bajo contratos con el Ejército y la Fuerza Aérea de EE. UU.
Se están realizando varios trabajos teóricos y experimentales sobre antenas de plasma en Ucrania, India, Irán y China [9] . La mayoría de ellos están relacionados con la repetición y adición de los trabajos de Borg, Anderson y Alexeef sobre antenas de plasma basadas en tubos de descarga de gas. En Ucrania, se presta más atención a las antenas de plasma explosivas creadas en espacios abiertos [9] .
En la URSS, a finales de los años 80, se realizó un estudio sobre el encendido de una descarga de RF alrededor de un vibrador corto colocado en un cilindro de cuarzo con aire enrarecido, se demostró que esto va acompañado de un aumento en la eficiencia de radiación de la antena y una expansión de su rango de frecuencia hacia frecuencias más bajas. Se llevaron a cabo estudios separados en antenas de plasma basados en el rastro de plasma dejado por un cuerpo que se mueve en la atmósfera a velocidad supersónica y antenas de plasma de chispa.
Desde 2002 en el Instituto de Física General. A. M. Prokhorov de la Academia Rusa de Ciencias (IOF RAS) bajo la subvención RFBR 03-02-16993-a (2003–2005), y desde 2005, el departamento base No. 343 de MSTU MIREA junto con el Departamento de Física del Plasma, el Departamento de Oscilaciones y Departamento del GPI RAS realiza trabajos de investigación sobre los fundamentos teóricos del funcionamiento de antenas de plasma, sobre antenas de plasma de tubos de descarga de gas [2] [4] [3] [14] , antenas de ranura en guía de ondas con control de haz de plasma , pantallas de plasma basadas en un deslizamiento dieléctrico sobre la superficie de descarga.
Las antenas de plasma tienen ventajas significativas sobre las antenas convencionales, tales como:
| Antenas | |
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| Principio de operación |
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| Exploración |
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| Conjuntos de antenas | |
| Además |
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