شبيه سازي و بهينه سازي آنتن پلاسماي مارپيچ.
یادداشت:جايگزين كردن فلز با ماده‌اي كه
قابليت تشعشع امواج الكترومغناطيسي داشته و بتواند با امواج، رفتاري مشابه
فلز از خود نشان دهد، يكي از موضوعاتي است كه امروزه توجه بسياري از محققان
را به خود جلب كرده است. پلاسما از جمله موادي است كه براي اين منظور خواص
خوبي داشته و به جايگزين مناسبي براي فلز، به خصوص در بحث آنتن‌ها، تبديل
شده است. جديد بودن ساختار آنتن‌هاي پلاسمايي و مزايايي از قبيل
انعطاف‌پذيري بالا در كنترل خواص تشعشعي، سبك بودن، قابليت كوپل شدن در
محدود‌ي فركانسي وسيع و توانايي پنهان شدن از ديد رادار، موجب شده است كه
اين ساختار موضوع مناسبي براي تحقيقات در زمينه‌ي آنتن باشد. در اين تحقيق
آنتن مارپيچ پلاسمايي به عنوان جايگزيني براي آنتن مارپيچ فلزي، بوسيله
نرم‌افزار Ansoft HFSS شبيه سازي شده است. هدف اصلي اين پروژه بررسي نحوه
تغيير خواص تشعشعي آنتن با تغيير پارامترهاي محيط پلاسما مي‌باشد. چگالي
الكترون و فركانس برخورد، دو پارامتر اصلي پلاسما هستند كه بر تشعشع آنتن
پلاسمايي تأثيرات قابل توجهي دارند. در تحقيق پيش رو، اثر تغيير اين دو
مؤلفه بر مشخصه‌هايي از آنتن مانند VSWR، بهره، نسبت محوري و الگوي تشعشعي
بررسي گرديده است. نتايج همه شبيه‌سازي‌هاي انجام شده براي آنتن پلاسمايي،
با نوع فلزي نيز مقايسه شده و نتايج به گونه‌اي ارائه گرديده‌اند كه يك طرح
كلي از نحوه تأثير پارامترهاي پلاسما بر رفتار آنتن به دست دهند. نتايج
بدست آمده نشان مي‌دهد كه در فركانس برخورد ثابت، افزايش چگالي الكترون
موجب افزايش بهره‌ي بيشينه، جابه‌جايي فركانسي نمودار بهره و نسبت محوري به
فركانس‌هاي بالاتر، افزايش پهناي باند بهره و نزديك شدن الگوي تشعشعي آنتن
پلاسمايي به نوع فلزي مي‌گردد. از طرفي در يك چگالي الكتروني ثابت، افزايش
فركانس برخورد نتايج معكوسي خواهد داشت.
طراحی و ساخت یک آنتن پلاسمایی در باند VHF
در سالهای اخیر آنتنهای پلاسمایی بهعنوان یک تکنولوژی جدید و کارآمد برای
جایگزینی آنتنهای فلزی همراه با کارایی بیشتر، طراحی و ساخته شدهاند. در
حالت پایدار، آنتنهای پلاسمایی با تقریب نزدیکی همان الگوی تشعشعی را
خواهند داد که نمونه آنتنهای فلزی مشابه آنها با همان شکل در اختیار
میگذارند. اما با این قابلیت ویژه که با تغییر پارامترهای ماده پلاسما
میتوان فرکانس کاری آن را بدون تغییر در طول آنتن تغییر داد. بهدلیل پیچیده
بودن محیط پلاسما، اکثر این طراحیها تنها بر اساس آزمایشات عملی انجام
میگیرد. در این مقاله برای اولین بار فرآیندی قدم به قدم برای طراحی آنتن
پلاسمایی بیان و بر اساس آن محیط پلاسما و آنتن پلاسمایی شبیهسازی شدهاند.
همچنین طرح بهبود یافتهای برای کوپلر آنتن پلاسمایی آورده شده است که
علاوه بر انتقال و دریافت سیگنال توسط کوپلر درونی، به علت وجود پوسته
بیرونی آن هیچ گونه تداخل الکترومغناطیسی با بیرون نخواهد داشت. بر اساس
روند طراحی بیان شده، شبیهسازی آنتن پلاسمایی صورت گرفته و با توجه به
عملکرد اولیهی قابل قبول آن در باند VHF، طرح ساخته و پیاده سازی عملی گشته
و سپس در باند مربوطه تست گردیده است. اندازهگیری بهدستآمده با نتایج
شبیهسازی شده مطابقت نزدیکی داشته و به کاهش تلفات برگشتی آنتن در
رزونانسهای آن منجر شده است.
