Исследование тонких металлических антенн в плазменных оболочках тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.03 ВАК РФ

С4 «г

V На правах рукописи

Умнов Алексей Львович

исследование тонких металлических антенн в плазменных оболочках

01.04.03 — радиофизика

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Нижний Новгород - 1997

Работа выполнена в Нижегородском государственном университете им. Н.И. Лобачевского, г. Нижний Новгород

Научный руководитель:

доктор физико-математических наук, профессор Г.А. Марков

Официальные оппоненты :

доктор физико-математических наук, профессор

В.А. Пермяков,

кандидат физико-математических наук, с.н.с. A.B. Костров.

Ведущая организация:

Нижегородский научно-исследовательский радиофизический институт (НИРФИ).

Защита состоится ¿г марта 1997 г. в ^ часов на заседании диссертационного совета Д 063.77.09 в Нижегородском государственном университете им. Н.И. Лобачевского по адресу: 603600, г. Н.Новгород, ГСП-20, пр. Гагарина, 23, корп. 4, радиофизический факультет,

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Нижегородского государственного университета.

Автореферат разослан

Ученый секретарь диссертационного совет*

В.В. Черепенников

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы.

Реферируемая диссертационная работа посвящена экспериментальному и теоретическому исследованию электродинамики систем, образованных электрическими вибраторными антеннами и окружающими их плазменными оболочками1.

Системы, включающие антенну (например, электрический вибратор) и плазменную оболочку, могут спонтанно формироваться при работе излучателей в верхних слоях атмосферы и ионосфере. Образование оболочек в этих условиях может происходить либо при высоком уровне возбуждающего антенну сигнала, либо за счет ионизации газа, возникающей при больших скоростях движения космических аппаратов.

Система "антенна-плазменная оболочка" может намеренно создаваться для получения лабораторной плазмы с заданными параметрами с помощью аналогичных вибраторным антеннам проволочных электродов. Кроме того, она также может возникать вокруг сигнальных кабелей и металлических элементов датчиков при проведении измерений в разреженном газе в условиях сильных электромагнитных полей.

Антенна может преднамеренно ставиться в условия работы в плазменной оболочке и для диагностики параметров стороннего ионизатора или даже с целью создания излучателя/приемника с новыми электродинамическими свойствами и.т.д.

Помимо всего прочего излучатель в плазменной оболочке интересен с общефизической точки зрения, как пример открытой распределенной, в общем случае нелинейной, электродинамической системы.

Характеристики антенн, находящихся в ограниченных плазменных образованиях,во многом отличны от соответствующих характеристик антенн, работающих как в свободном пространстве, так и в однородной безграничной плазме. Это отличие связано с тем, что распределения антенных токов и зарядов очень чувствительны к электродинамическим свойствам пространства в ближних полях антенны: наличию в этой зоне границ й неоднородностей параметров среды.

Несмотря на то, что изучение влияния плазмы на характеристики антенн ведется давно, важные вопросы влияния ограниченных плазменных неоднородностей (оболочек) на свойства антенн остались во многом невыясненными2. В частности, мало экспериментальных ра-

1 Термин "плазменная оболочка" в диссертации принят для обозначения локализованных вблизи поверхности антенн плазменных неоднородностей.

2 Кинг Р., Смит Г. Антенны в материальных средах. - М: Мир, 1984. - 822 С.

бот, в которых исследовались бы самосогласованные распределения электромагнитного поля, его источников ( антенных токов и зарядов) и параметров плазмы, возникающие при работе антенны в режиме ко-ронообразования. В теоретических работах, посвященных антеннам в оболочках, как правило, не изучается влияние неоднородности параметров плазмы на распределение антенного тока и не рассматривается задача нахождения взаимосогласованных распределений токов (зарядов) на распределенном источнике, полей, порождаемых источником, и параметров разряда, возбуждаемого этими полями. В то же время для понимания особенностей работы антенны в оболочке во всех перечисленных выше ситуациях необходим экспериментальный и теоретический анализ взаимовлияния источника,его полей и плазмы.

Объектом исследования в диссертационной работе выбрана система, состоящая из длинного (длина много больше поперечных размеров) металлического цилиндра, окруженного слоем изотропной плазмы, поперечные размеры которого много меньше длины антенны, а продольные не превосходят этой длины. Поперечные размеры антенны и плазменной оболочки предполагаются существенно меньшими как длины волны в свободном пространстве, так и длины волны антенного тока. Предположение о малости продольных размеров антенны по сравнению с указанными длинами волн не делается. Такая антенна является, по-видимому, простейшей доступной и удобной как для экспериментальных, так и для теоретических исследований системой, на примере которой возможно прояснение общих свойств антенн, включающих плазменные элементы, и отработка методов их экспериментального и теоретического анализа. Кроме того, подобный излучатель часто встречается на практике, либо как самостоятельная антенна, либо как элемент более сложных конструкций.

Цель работы.

Целью настоящей работы является построение картины физических процессов, определяющих самосогласованные режимы работы электрических вибраторных антенн в плазменных оболочках.

Поставленная цель достигается путем экспериментального исследования электрических вибраторов, работающих в условиях формирования ВЧ короны, и численного моделирования линейных и нелинейных режимов работы антенн, окруженных плазменными оболочками.

Основное внимание в работе сосредоточено на исследовании ближних полей антенн, антенных токов и параметров плазменных оболочек.

Научная новизна работы.

Новизна работы определяется как оригинальностью постановок задач, так и полученными новыми результатами и заключается в следующем:

1) Проведен цикл экспериментальных исследований системы "электрический вибратор-ВЧ корона". Изучена структура и динамика самосогласованных распределений антенных токов (зарядов), ближних полей излучателя и параметров плазменной неоднородности, формируемой этими полями.

2) Проведены численные исследования электродинамики электрического вибратора, окруженного неоднородной плазменной оболочкой. Рассмотрены как линейные, так и нелинейные режимы работы такой антенны.

Достоверность.

Достоверность результатов работы подтверждается:

а) повторяемостью и взаимодополняемостью результатов измерений, полученных при использовании различных экспериментальных методик,

б) согласованностью между теоретическими и экспериментальными данными,

в) совпадением результатов тестовых лабораторных и численных экспериментов с известными частными данными.

Научная и практическая ценность работы.

Выполненные исследования антенны, работающей в режиме ВЧ короны, представляют интерес с точки зрения физики нелинейных распределенных электродинамических систем. Они дают новую информацию по вопросу формирования плазменно-полевых структур в сильных электромагнитных полях при наличии обратной связи между распределением токов и зарядов на источнике поля и параметрами формируемой им плазменной неоднородности.

В ходе экспериментов были разработаны устройства и методы для невозмущающей диагностики самосогласованных систем "электромагнитный источник-разряд".

Теоретические результаты исследования линейных и нелинейных режимов работы антенны в плазменной оболочке позволяют интерпретировать соответствующие экспериментальные данные и могут служить основой для разработки излучателей с управляемыми характеристиками и электродных систем, создающих плазму с заданными параметрами.

Развитые методы и алгоритмы численного анализа электрических вибраторов в плазменных оболочках позволяют эффективно проводить численный эксперимент, допускают обобщение на случай более сложных антенн и построение решений с различными видами нелинейного взаимодействия полей излучателя с плазмой.

Экспериментальные и теоретические результаты могут быть использованы при разработке систем связи, работающих при наличии плазменных неоднородностей, а также средств диагностики и создания плазмы.

Апробация результатов.

Результаты, изложенные в диссертации докладывались на XXVII Международной конференции по теории и технике антенн (Москва, 1994), XII Международном симпозиуме по электромагнитной совместимости (Вроцлав, 1994), XVII Конференции по распространению радиоволн (Ульяновск 1993 г.), Научно-техническом семинаре РНТОРЭС им. А.С.Попова "Распространение и дифракция электромагнитных волн в неоднородных средах" (Вологда 1994 г.), XLVIII Научной сессии, посвященной Дню радио (Москва, 1993 г., 1995 г.), Международной летней школе по проблемам физики космической плазмы (Н.Новгород 1993), Н-ой Международной научной школе-семинаре "Динамические и стохастические волновые явления"(Н.Новгород 1994), Международной научно-технической конференции "Актуальные проблемы фундаментальных наук" (Москва, 1991), XXV Генеральной ассамблее УРСИ (Лилль, 1996), а также на ежегодных научных конференциях и семинарах Нижегородского университета и Института прикладной физики.

Публикации.

Результаты диссертации опубликованы в научных журналах: Известия Вузов-Радиофизика, Письма в ЖТФ, Приборы и техника эксперимента, трудах и тезисах докладов научных конференций. Всего по теме диссертации опубликовано 18 работ.

Структура диссертации.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, одного приложения и содержит 114 страниц текста, 34 страницы иллюстраций, 125 наименований цитируемой литературы (общий объем 162 страницы).

б

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во Введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулирована ее цель, отмечена научная новизна полученных результатов, их научная и практическая ценность, представлены положения, выносимые на защиту, дано краткое содержание работы.

Первая глава посвящена описанию лабораторной установки, приборов и методов, применявшихся в ходе экспериментальных исследований.

В первом разделе главы содержится общее описание лабораторного стенда и приборов, использованных при проведении измерений.

Во втором дано подробное описание специально разработанного для изучения антенны, работающей в режиме коронообразования, пассивного оптоволоконного датчика антенного тока, позволившего производить измерения с минимальными возмущениями параметров изучаемой системы. Датчик представляет собой резонансный контур, образованный конденсатором и индуктивностью его электродов, согнутых в виде рамки электрически малых размеров. К концам электродов подключается микроминиатюрная лампа накаливания, преобразующая токовый сигнал, наводимый в рамке азимутальным магнитным полем антенны, в световой. Световой сигнал по оптоволокну передается на внешнюю регистрирующую аппаратуру.

Во втором разделе также описана методика выделения сигнала, пропорционального антенному току, на фоне наводки при проведении измерений при помощи неэкранированного несимметрированного датчика-рамки, соединенного с регистрирующей аппаратурой коаксиальной линией (датчик применялся при проведении измерений вне разрядного объема). Для подобного датчика сильна наводка от электрического поля излучателя, возникающая из-за антенного эффекта сигнального кабеля. Методика предполагает проведение трех измерений при различных положениях плоскости рамки относительно плоскости антенны (одном нормальном к плоскости антенны и двух в этой плоскости, повернутых друг относительно друга на 180°). При поворотах изменяются соотношения между амплитудами и фазами сигналов наводки и антенного тока. Полученные таким образом данные дают возможность вычислить амплитуду сигнала, пропорционального антенному току. Кроме того, во втором разделе дан краткий обзор существующих методов невозмущающих измерений полей.

Вторая глава содержит описание экспериментальных исследований антенны, работающей в режиме коронообразования. Глава состоит из трех разделов. Первый раздел посвящен описанию и анализу экспериментов, направленных на выяснение возможных структур короны и механизмов ее формирования. Во втором - представлены результаты исследования влияния на характеристики антенны конкретного вида

оболочки - концевой плазменной нагрузки. В третьем разделе описаны эксперименты с плазменной антенной - автогенератором.

Опишем механизм сгруктурообразования в системах "антенна-корона" таким, каким он представляется в результате анализа результатов экспериментальных исследований. Вокруг антенны, находящейся при пониженном давлении и возбуждаемой внешним полем, начиная с определенного уровня интенсивности этого поля (при превышении скорости рождения электронов над скоростью их исчезновения) происходит пробой газа, выражающийся в лавинообразном росте концентрации плазмы (пробой, как правило, начинается на микроостриях конца антенны). Быстрый рост концентрации плазмы в окрестности антенны (в отсутствие рекомбинационных потерь, растущих с увеличением концентрации плазмы) может быть остановлен только за счет уменьшения создающего разряд электрического поля. Изменение электрического поля в разряде, очевидно, идет за счет двух факторов: поляризации плазменного объема и изменения антенных зарядов, порождающих поле, создающее плазму. Первый механизм снижения поля до критического уровня подробно изучался; второму же, действующему совместно с первым в случае разрядов вблизи распределенных источников, было ранее уделено значительно меньше внимания. Изменение распределения плотности поверхностного заряда происходит в случае распределенного источника даже при заданном уровне возбуждения антенны благодаря наличию обратной связи между параметрами оболочки и ближним полем антенны. В случае же когда уровень возбуждения антенны не задан, возможна модификация антенного заряда и за счет изменения согласования излучателя с генератором.

Вообще, сценарий формирования плазменно-полевых структур вблизи излучателя видится следующим. Появление у поверхности антенны плазменной неоднородности приводит к искажению ближнего поля антенны и как следствие этого к изменению распределений тока и заряда по проводнику, что в свою очередь ведет к изменению поля в плазме и вне ее и формирует новую структуру плазменной неоднородности. Процесс происходит до тех пор, пока скорости рождения и гибели частиц не станут равны во всех точках разряда, а на внешних границах разряда поле не станет меньше пробойного, что означает установление самосогласованной картины распределений источников, поля и плазмы. Эксперименты демонстрируют возможность установления довольно сложных плазменно-полевых структур вблизи вибраторных антенн, работающих в режиме коронообразования. Вид двух возможных форм короны представлен на рис. 1 и 2.

Рис. 1

Рис: 2.

Перечислим основные результаты исследования этих структур. Обнаружен эффект ионизационной взаимолокализации поля и плазмы вблизи конца антенны. Эффект заключается в формировании на конце электрического (в том числе относительно короткого) вибратора стационарной хорошо локализованной в продольном и поперечном направлениях плазменной оболочки (рис. 1) и сосредоточении на этом же участке заряда, порождающего формирующее разряд радиальное электрическое поле. Степени концентрации заряда и соответствующего ему радиального электрического поля значительно превосходят до-

стижимые в том же диапазоне длин волн степени концентрации заряда и поля на антенне без плазменной оболочки. Самоограничение разряда происходит благодаря изменению распределения антенного тока под действием формирования вблизи конца антенны плазменной неоднородности. Это изменение выражается в сдвиге стоячей волны тока вдоль антенны с одновременным изменением ее КБВ. Сдвиг распределения тока и изменение КБВ происходят до тех пор, пока на границах плазменного образования поле не становится меньше пробойного, что обеспечивает фиксацию этих границ. При этом по участку антенны, свободному от плазмы протекает большой ток, а на участке, окруженном плазмой, сосредоточивается большой заряд. Форма и размеры плазменной неоднородности устанавливаются такими, что постоянная распространения волны тока на участке антенны, окруженном оболочкой, обеспечивает на этом участке отсутствие осцилляции амплитуды поля и уменьшение его до пробойного уровня только на границах. Взаимолокализация поля и плазмы может происходить не только вблизи конца антенны, но и на других ее участках; при этом образующуюся квазипериодическую структуру можно трактовать как результат замедления волны антенного тока. Эффект самоконцентрации разряда вблизи конца антенны, уменьшая экранирующее действие короны на антенный ток, открывает определенные возможности практического использования излучателей, работающих в режиме короны. При этом в системе "антенна-корона" могут быть получены интересные режимы настройки нерезонансного излучателя, установления бегущей волны тока, повышения сопротивления излучения и т.д. Экспериментально показано, что режим работы антенны с концевой плазменной нагрузкой может существовать лишь для определенного диапазона параметров системы. Показана важность для существования эффекта слабости диффузионных процессов. Отмечена роль условий процесса установления для реализации конкретной стационарной структуры системы. К таким условиям относятся, например: наличие и местоположение предионизатора, стимулирующего пробой газа, скорость и способ установления стационарной амплитуды напряжения на антенном входе, присутствие в окрестностях антенны диэлектрических и металлических неоднородностей и т.п. Обнаружена возможность скачкообразного перехода системы из одного стационарного состояния в другое. Установлено, что даже локальное возмущающее воздействие на систему, такое как введение металлического зонда в одну из оболочек, может приводить к глобальной смене режима всей системы. Например, внесение зонда в область входа антенны переводило разряд из состояния, представленного на рис.1, в состояние, показанное на рис.2. Установлено, что глубокая низкочастотная модуляция ВЧ сигнала, запитывающего антенну, приводит к разрушению нелинейных стационарных самолокализованных структур. Показано, что

ю

при работе антенны, создающей разряд, в качестве элемента колебательного контура автогенератора возможны процессы автонасгройки антенны и частотная перестройка генератора.

Третья глава посвящена теоретическому исследованию линейного режима работы вибраторной антенны, окруженной плазменной оболочкой. В первом разделе дано краткое описание известных подходов к теоретическому анализу антенны в плазменной оболочке, обращено внимание на некоторые результаты, полученные в рамках этих подходов; проанализирована возможность использования различных методов для анализа антенны в неоднородной плазменной оболочке и перспективность их использования для решения нелинейной задачи. Во втором разделе содержится описание физической и математической моделей вибраторной антенны.

Для анализа антенны в неоднородной плазменной оболочке выбрано адекватное физической задаче математическое описание с помощью интегрального уравнения для антенного тока. Учет влияния плазменной оболочки в уравнении осуществляется при помощи введения в рассмотрение радиальных токов поляризации плазменного объема и представлении этих токов через локальные значения производной антенного тока по продольной координате.

Указан путь контроля применимости предложенной модели и метод ее уточнения, основанные на учете по методу возмущений продольных токов поляризации. Предложен эффективный алгоритм численного решения интегрального уравнения, являющийся модификацией известного метода моментов.

В третьем разделе представлены результаты исследования алгоритма решения интегрального уравнения и результаты тестовых расчетов, проведено сравнение их с известными частными данными.

Четвертый раздел главы содержит описание численного исследования различных линейных режимов работы антенны в плазменной оболочке. Изучены режимы антенны в однородной оболочке с абсолютно резкой границей, дана их качественная интерпретация, указано, что в рамках этой модели плазменная оболочка может изменять эффективную электрическую длину антенны. В зависимости от концентрации плазмы и поперечных размеров оболочка может "укорачивать", "удлинять" антенну, а также переводить ее в режим экранировки антенного тока. Учет столкновений ведет к возрастанию бегущей компоненты в волне антенного тока, причем наиболее сильно влияние столкновений проявляется в области геометрического резонанса оболочки, т.е. там, где наиболее сильны эффекты "укорочения" и "удлинения" антенны. Проведен анализ воздействия поперечной неоднородности концентрации плазмы на режимы антенны, возможные для однородной оболочки с абсолютно резкой границей. Показана принципиальность учета конечной толщины переходного слоя между плазмой и ва-

п

куумом. Показано, что влияние радиальной неоднородности концентрации плазмы заключается в сглаживании резонансной зависимости входного адмитанса антенны от параметров оболочки, уменьшении укорачивающего и удлиняющего ее действия. Кроме того, радиальная неоднородность может приводить к ослаблению экранирующего действия оболочки, образованной закритической плазмой, и переходу антенны в режим бегущей волны. Выяснено влияние на антенный ток продольной неоднородности плазменной оболочки. Отдельно рассмотрены случаи плавно продольно неоднородной оболочки и оболочки, локализованной вблизи конца антенны (в виде концевой нагрузки). Показано, что, подбирая параметры распределения, можно добиваться перестройки распределения тока в широких пределах. Возможным представляется такое задание профиля концентрации плазмы, при котором большая часть подводимой мощности диссипируется в плазменной оболочке, а не идет на излучение.

В Четвертой главе исследуется антенна в режиме коронообразо-вания.

Первый раздел главы посвящен описанию математической модели, выбранной для анализа. Во втором разделе приведены данные численного эксперимента. Продемонстрирована возможность численного моделирования самосогласованной нелинейной системы " электромагнитный источник - разряд" посредством итерационного решения системы уравнений, образуемой интегральным уравнением для антенного тока (с учетом влияния плазмы посредством введения токов поляризации) и уравнением баланса для концентрации плазмы. Показано хорошее качественное совпадение данных численного и лабораторного экспериментов. Получен эффект взаимоконцентрации поля и плазмы на антенне, работающей в режиме коронообразования, показана справедливость качественной интерпретации этого эффекта, предложенная во второй главе диссертации.

В конце диссертации помещено Заключение, в котором сформулированы результаты, полученные в работе.

1. Экспериментально обнаружен и исследован эффект взаимолокализации поля и плазмы на антенне, работающей в режиме коронообразования.

2. Экспериментально показано существование в системах " антенна - корона" эффектов настройки нерезонансного излучателя, установления бегущей волны тока и повышения сопротивления излучения при формировании концевой плазменной нагрузки.

3. Обнаружена возможность скачкообразного перехода системы "антенна-корона" из одного стационарного состояния в другое.

4. Установлено, что глубокая низкочастотная модуляция ВЧ сигнала, запитывающего антенну приводит к разрушению нелинейных стационарных самолокализованных структур.

5. Показано, что при работе антенны, создающей разряд в качестве элемента колебательного контура автогенератора возможны процессы автонастройки антенны и частотная перестройка генератора.

6. Отмечено, что на явления гистерезиса в процессах зажигания и гашения разряда оказывает влияние взаимолокализация поля и плазмы.

7. Разработан и испытан датчик-фотоамперметр для невозму-щающей диагностики токораспределения вдоль антенны, работающей в режиме ВЧ короны.

8. Разработан подход к анализу антенны, окруженной плазменной оболочкой, основанный на методе интегрального уравнения. Уравнение составляется относительно антенного тока, влияние плазменной оболочки учитывается введением токов поляризации плазменного объема.

9. Предложен эффективный алгоритм численного решения инте-грального^у^а^н^ния. Алгоритм является модификацией известного метода' и основан на использовании двух согласованных в среднеквадратичном смысле систем базисных функций. Одной - для аппроксимации антенного тока в интеграле, учитывающем вклад в полные поля от антенного тока, другой системы дня аппроксимации распределения антенного заряда, через который выражаются токи поляризации и записывается интеграл, дающий вклад в полное поле от плазменной неоднородности.

10. Изучены режимы работы антенны в однородной оболочке с абсолютно резкой границей между плазмой и вакуумом, показана возможность существования режимов увеличения и уменьшения электрической длины антенны, а также режимы экранировки антенного тока. Показано, что столкновительные потери в оболочке приводят к увеличению бегущей компоненты в волне тока.

11. Изучено влияние поперечной неоднородности плазмы на характеристики антенны. Показана необходимость учета отличия переходного слоя между плазмой и вакуумом от абсолютно резкой границы в случае резонансных оболочек.

12. Показано, что радиальная неоднородность плазмы может приводить к ослаблению экранировки антенного тока и переходу антенны в режим бегущей медленной волны.

13. Выяснено влияние на антенный ток продольной неоднородности оболочки. Отдельно рассмотрены случаи плавно неоднородной оболочки и оболочки, локализованной у конца антенны. Показано, что, подбирая параметры распределения плазмы, можно управлять распределением тока в широких пределах.

14. Проведено численное моделирование антенны, создающей разряд. Показана возможность взаимолокализации поля и плазмы на отдельных участках излучателя.

СПИСОК РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Ким А.В, Марков Г.А., Смирнов А.И., Умнов A.JI. Плазменная антенна-генератор // Письма в ЖТФ. - 1989. - Т. 15, N5. - С.34-37.

2. Марков Г.А., Умнов A.JI., Лиходеев М.В. Исследование тонкой антенны с плазменной нагрузкой // Письма в ЖТФ. -1993. - Т. 19, N3. -С.46-49.

3. Марков Г.А., Курина Л.Е., Умнов A.JI. Моделирование спутниковой антенны, настраиваемой плазменной нагрузкой // Изв. ВУЗов. Радиофизика. -1994. - Т.37, N6.

4. Курина Л.Е., Марков Г.А., Умнов А.Л. Работа вибраторной антенны в режиме формирования ВЧ короны// Труды XXII Научно-технической конференции "Теория и техника антенн"-: М., 1994. - С.315-317.

5. Kurina L.E., Markov G.A., Umnov A.L. The effect of RF discharge on the operation of vibrator antennas // 12 International Wroclaw Symposium on Electromagnetic Compatibility: Proc. - Wroclaw, 1994. - P.39-41.

6. Умнов А.Л., Федюшин A.A. Высокочастотный датчик-фотоамперметр для измерения распределения тока вдоль вибраторных антенн, работающих в условиях коронообразования// Приборы и техника эксперимента. - 1995. - N4. - С.83-88.

7. Марков Г.А., Умнов А.Л. Экспериментальное исследование явления взаимолокализации поля и плазмы на антенне, работающей в режиме коронообразования II Изв. ВУЗов. Радиофизика. - 1995. - Т.38, N3-4,-С.342-348.

8. Markov G.A., Umnov A.L. Self-localization of plasma and field in the vicinity of radiating vibrator II II International Scientific School-Seminar "Dynamic and Stochastic Wave Phenomena": Abstracts. - N.Novgorod, 1994. - P.92.

9.--Markov G.A., Umnov A.L., Lichodeev M.V. Active antenna with a plasma load // XXIV-th Genrai Ass. URSI: Abstracts. - Kyoto, 1993. -P.423.

10. Марков Г.А., Умнов А.Л., Лиходеев M.B. Экспериментальное исследование влияния параметрических эффектов на эффективность

плазменных излучателей // Конференция ННГУ по радиофизике: Тез. докл. - Н.Новгород, 1991. - С.3-4.

11. Марков Г.А., Умнов А.Л., Лиходеев М.В. Экспериментальное исследование влияния плазменной нагрузки на характеристики тонкой антенны И Конференция ННГУ по радиофизике: Тез. докл. -Н.Новгород, 1992. - С.27-29.

12. Марков Г.А., Умнов А.Л., Лиходеев М.В. Плазменная параметрическая антенна-генератор // Международная научно-техн. конф. Актуальные проблемы фундаментальных наук: Тез. докл. - М., 1991. -С.112-115.

13. Курина Л.Е., Умнов А.Л. Численное моделирование вибраторной антенны, работающей в присутствии плазменного образования И Научно-технический семинар "Распространение и дифракция электромагнитных волн в неоднородных средах": Тез. докл. - Вологда, 1994. -С.67-69.

14. Марков Г. А., Умнов А. Л. Управление дифракционными характеристиками рассеивателя при помощи плазменных неоднородностей // Научная сессия РНТОРЭС им. А.С Попова, посвященная 100-летию начала использования электромагнитных волн для передачи сообщений и зарождения радиотехники: Тез. докл. - М. - 1995. -С.5.

15. Markov G.A., Umnov A.L. Antenna with a plasma load// International summer school on space plasma phisics.: Abstracts. - N.Novgorod, 1993. -P.60.

16. Лиходеев M.B., Марков Г.А., Умнов А.Л. Влияние концевой плазменной нагрузки на электродинамические характеристики электрического вибратора // XVII конференция по распространению радиоволн: Тез. докладов. - 4.4 Ульяновск. 1993. - С.56.

17. МарковГ.А., Умнов А.Л. Управление эффективностью тросовых антенн плазменной нагрузкой // XLVIII научная сессия РНТОРЭС им. А.С Попова, посвященная Дню радио: Тез. докладов. М., 1993. - С.67.

18. Umnov A.L. Non-disturbing measurement of current distribution along an antenna wire. // XXV-th Genrai Ass. (URSI): Abstracts. - Lille, 1996. -P.247.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

ВВЕДЕНИЕ............................................4

1 ГЛАВА. ЛАБОРАТОРНЫЙ СТЕНД ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ АНТЕНН, РАБОТАЮЩИХ В РЕЖИМЕ КОРОНООБРАЗО-ВАНИЯ И МЕТОДЫ ДИАГНОСТИКИ ПАРАМЕТРОВ

ЭТИХ АНТЕНН......................................'..21

Введение..................................... 22

1.1. Лабораторная установка.................... 25

1.2. Измерение распределения антенного тока...... 30

2 ГЛАВА. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ АНТЕННЫ В РЕЖИМЕ ВЧ КОРОНЫ.................... 45

Введение..................................... 45

2.1. Экспериментальное исследование эффекта ионизационной взаимолокализации поля и плазмы на антенне, работающей в режиме коронообразования............................ 48

2.2. Влияние концевой плазменной нагрузки на параметры антенны............................ 62

2.3. Экспериментальное исследование плазменной

антенны - автогенератора........................65

Выводы...................................... 66

3 ГЛАВА. ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ РАБОТЫ ВИБРАТОРНОЙ АНТЕННЫ В ПЛАЗМЕННОЙ ОБОЛОЧКЕ............................................ 73

Введение...................................... 73

3.1. Краткий обзор подходов к анализу антенны в плазменной оболочке.......................... 76

3.2. Модель антенны............................ 82

3.3. Метод численного исследования математической модели....................................... 96

3.4. Результаты тестовых расчетов................ 101

3.5. Результаты численного моделирования и их

интерпретация................................ 106

Выводы....................................... 132

4 ГЛАВА. НЕЛИНЕЙНЫЙ РЕЖИМ РАБОТЫ ВИБРАТОРНОЙ АНТЕННЫ................

Введение........................................................................134

4.1. Математическая модель и схема численного эксперимента....................................................................136

4.2. Результаты численных экспериментов..................142

Выводы..............................................................................145

ЗАКЛЮЧЕНИЕ..................................................................................146

ЛИТЕРАТУРА....................................................................................149