پژوهشکده سامانه های فضانوردی از سال ۱۳۹۱پژوهش‌های آزمایشگاهی در زمینه آنتن پلاسما با تحریک موج سطحی را شروع کرده است. این پژوهش‌ها برای استفاده از آنتن پلاسما در محدوده فرکانسی VHF است و تیم پژوهشی موفق به ساخت و راه‌اندازی آنتن پلاسما با تحریک موج سطحی شده‌اند.



آنتن پلاسما نوعی آنتن رادیویی است که در آن از یک گاز بی اثر مانند آرگون یا نئون یونیزه به عنوان هادی استفاده می‌شود. پلاسمایی که به خوبی یونیزه شده باشد هادی خوبی محسوب می‌شود؛ بنابراین می‌توان آن را به عنوان خط انتقالی برای هدایت امواج یا سطح تشعشعی آنتن در نظر گرفت. استفاده از پلاسما به عنوان آنتن، تغییری اساسی در طراحی آنتن‌های رایج که از هادی فلزی استفاده می‏کنند ایجاد می‌کند. روش‌های مختلفی برای یونیزاسیون پلاسما وجود دارد و در بین این روش‌ها می‌توان از تحریک با موج سطحی، تحریک DC، تحریک با لیزر و ... نام برد. استفاده از گاز یونیزه شده با تحریک موج سطحی به‌عنوان هادی، مزایای قابل توجهی دارد که از آن جمله می‌توان به تغییرسریع فرکانس کاری،سطح مقطع راداری محدود و بسیارکم، برقراری لینک ارتباطی با قابلیت اطمینان بالا و قابلیت خاموش و روشن شدن سریع اشاره نمود. با استفاده از ستون پلاسما به عنوان آنتن، طول آنتن، با تغییر مشخصات فیزیکی تحریک پلاسما به سرعت قابل تغییر است و به‌این ترتیب با تنظیم سریع مشخصات فیزیکی آن می‌توان آنتنی برای فرکانس جدید طراحی نمود. آنتن پلاسما برای هر نوع مدولاسیون انتقالی نظیر موج پیوسته، مدولاسیون فاز، پالسی، AM، FM، طیف گسترده یا مدولاسیون‌های دیجیتال، و هر فرکانسی تا GHz۲۰ مناسب است.

آنتن پلاسما دربرابر تهاجمات الکترومغناطیسی ناخواسته مقاوم و مستتر است. به‌علاوه، به دلیل کاهش چشمگیر نویز حرارتی این آنتن نسبت به آنتن معادل فلزی، می‌تواند گزینه مناسبی برای ایستگاه زمینی در باندهای فرکانسی مختلف باشد و نرخ تبادل داده را به میزان قابل توجهی افزایش دهد.



ویژگی‌های منحصر به‌فرد آنتن پلاسما
وجه تمایز اصلی آنتن پلاسما با آنتن معمولی فلزی آن است که فرآیند یونیزاسیون گاز می‌تواند مقاومت آنتن را تحت‌الشعاع قرار دهد. زمانی که پلاسما یونیزه نباشد، مقاومت آنتن بی‌نهایت است و با امواج الکترومغناطیسی تعاملی ندارد؛ بنابراین نه دارای تشعشعات ناخواسته است و نه امواج مایکروویو توان بالا را دریافت می‌نماید. به‌علاوه، چنانچه پس از ارسال سیگنال مورد نظر مجدد غیریونیزه شود، تداخلات با آنتن‌های هم‌جوار کاهش می‌یابد. در تکنولوژی‌های پیشرفته رادارهای پالسی و ارتباطات دیجیتالی با سرعت بسیار بالا می‌توان از مزایای آنتن پلاسما بهره‏مندشد. از دیگر مزایای ارزشمند آنتن پلاسما می‌توان به کاهش سطح مقطع راداری، قابلیت ایجاد تغییر آنی در پهنای باند، و پویش دایروی با سرعت بالا بدون هیچ عنصر مکانیکی، قابلیت تحمل توان بالاتر نسبت به هادی فلزی، بهره و راندمان بالاتر به‌دلیل تلفات اهمی کم‌تر اشاره نمود.

بازار مصرف آنتن پلاسما
آنتن پلاسما دارای ویژگی‌های منحصر به‌فردی است و با انواع رایج فلزی آنتن‌ها قابلیت رقابت دارد. درکاربردهای نظامی، مقاومت در برابر جنگ الکترونیک و مستتر بودن اهمیت بالایی دارد. سایر پارامترهای مورد توجه در جنگ الکترونیک عبارتند از اندازه، وزن و قابلیت تغییر شکل دادن. کاربردهای بالقوه آنتن پلاسما عبارت است از:

الف. قرار گرفتن در ایستگاه زمینی فضاپیماها و ماهواره‌ها به دلیل برخورداری از نویز حرارتی اندک و قابلیت تبادل داده با نرخ بالا در فرکانس‌های مختلف به‌جای یک فرکانس کاری مستقل
الف. قرار گرفتن روی عرشه کشتی‏ها یا در زیردریایی‏ها
ب. آنتن‌های سنسور در هواپیماهای بدون سرنشین
ج. آنتن‌های خودرویی IFF (تشخیص دوست یا دشمن)
د. نصب بر روی هواپیماهای مستتر
ه. تجهیزات جمینگ پهن باند شامل فرستنده‌های طیف گسترده
و. جانمایی به عنوان عناصر آرایه فازی
ز. کاهش تداخلات الکترومغناطیسیEMI
ح. شناسایی و رهگیری موشک‌های بالستیک
ط. کاهش گلبرگ فرعی یا گلبرگ پشتی آنتن

تحقیقات انجام شده در پژوهشکده سامانه های فضانوردی
پژوهش در زمینه آنتن پلاسما به صورت ابتدایی از سال ۱۹۹۳ در آمریکا و استرالیا آغاز شده است؛ لیکن در حال حاضر در بخش-های زیادی از جهان دنبال می‌شود. پژوهشکده سامانه های فضانوردی از سال ۱۳۹۱پژوهش‌های آزمایشگاهی در زمینه آنتن پلاسما با تحریک موج سطحی را شروع کرده است. این پژوهش‌ها برای استفاده از آنتن پلاسما در محدوده فرکانسی VHF است و تیم پژوهشی موفق به ساخت و راه‌اندازی آنتن پلاسما با تحریک موج سطحی شده‌اند. در حال حاضر پژوهش‌ها برای حصول نتایج تکمیلی ادامه دارد.

پژوهشکده سامانه های فضانوردی

---