一种卫星搭载的波粒相互作用的试验装置的制造方法
【专利摘要】一种卫星搭载的波粒相互作用试验装置，包括天线、匹配网络、发射机、VLF源及控制电路。所述控制电路用于控制VLF源设置频率点或组合、发射机工作时间，VLF源用于产生试验所需要电波的频率信号，发射机用于将VLF源的频率信号放大并传送给匹配网络，匹配网络用于将发射机的信号不失真的传送给天线，天线用于将电流信号转换成试验所需要的空间电波信号并发射出去。
【专利说明】
一种卫星搭载的波粒相互作用的试验装置
技术领域
[0001]本发明涉及空间辐射环境试验领域，更具体地说，是涉及一种基于卫星的空间波粒相互作用的试验装置。
【背景技术】
[0002]自从人类首次发射升空卫星后而发现了地球辐射带以来，能量范围在IkeV到数MeV之间的空间能量粒子(包括电子、质子及其他离子)就引起了人们广泛的兴趣。空间能量粒子存在于地球磁层的各个区域及其边界层，是磁层中出现极光、磁暴、高能电子暴等许多空间物理现象的重要诱因，是太阳风-磁层-电离层能量耦合与传输过程中的重要媒介。关于带电粒子在磁层内的加速机制的问题、起源问题及耗散问题是空间能量粒子研究中尚待解决的基本问题。目前人们认为无论是带电粒子的加速过程还是其耗散过程，都存在着波粒相互作用的过程，也就是说，既存在着空间电波将能量转移给粒子的过程，也存在着粒子将能量转化为空间电波的过程。虽然通过大量的被动观测已经了解了很多，但是对于更详细的波粒相互作用的过程，人们依然了解不够。因此，开展空间粒子与电波相互作用的主动试验测试具有十分重要的科学和工程意义。
[0003]开展波粒相互作用的试验，可以在地面安装发射设备，并由地面发射电波传播到太空，从而与空间粒子相互作用试验但是地面发射由于距离远而功率效率太低，另外方向性受极大限制，试验效果受限制。因此，需要在卫星上搭载波粒相互作用试验装置来近距离地发射电波，以降低由于传输而造成的功率损耗并且可以“小区域”地开展试验。
【发明内容】
[0004]为解决目前空间粒子加速、耗散等机制、规律研究所需要了解的波粒相互作用过程的问题，本发明提供一种基于卫星的波粒相互作用的试验装置。
[0005]为实现上述目的，根据本发明的在卫星上搭载的波粒子相互作用的试验装置包括:天线、匹配网络、发射机、VLF(Very Low Frequency)波源及控制电路，其中控制电路用于控制VLF波源，并设置电波发射频率、发射机开机发射时间，VLF波源用于产生试验所需要的电波的电流频率信号，发射机用于放大VLF波源所提供的电流频率信号并传送给匹配网络，匹配网络用于将发射机发射的信号不失真地传送给天线，天线用于将电流频率信号转换成试验所需要的空间电波信号并发射出去。
[0006]根据本发明的一个实施例，所述天线为偶极子天线或单极子天线，以便于该天线适宜在VLF波段工作。
[0007]根据本发明的一个实施例，所述天线的特征尺寸不小于20m，以便于发射效率不至于太低，所述特征尺寸指天线上电流流动承担辐射电波电气单元的最大尺寸，偶极子天线、鞭状天线即为杆的长度。
[0008]根据本发明的一个实施例，所述天线安装在卫星外部，而发射机、VLF波源及控制电路安装在卫星内部。
[0009]根据本发明的一个实施例，所述试验装置还包含卫星接口电路，用于与卫星总线进行数据通信。
[0010]本发明的优点在于:针对空间环境及空间物理研究所需，提出卫星搭载波粒相互作用试验装置，从而相对于地面设备而言可以电波利用率更高、区域更加明确，从而获得更精细、更明确、更直接的空间波粒相互作用机理、机制，并且能够为将来人们对于空间环境利用提供潜在的方式和方法及技术储备。
【附图说明】
[0011]图1为示例搭载有本发明的基于卫星的波粒相互作用的试验装置的卫星运行在地球上空的示意图。
[0012]图2为显示根据本发明的基于卫星的波粒相互作用的试验装置的实现原理的电子组成示意图。
[0013]图3为本发明的基于卫星的波粒相互作用的试验装置的工作示意图。
[0014]附图标记:
[0015]1、天线 2、卫星
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图和实施例对本发明的基于卫星的波粒相互作用的试验装置进行详细说明。
[0017]图1为示例搭载有本发明的基于卫星的波粒相互作用的试验装置的卫星运行在地球上空的示意图。图1中显示作为本发明的试验装置的一个组成部分的天线I安装在卫星2的外面。卫星2中携带有本发明的试验装置，并且按照试验设定的轨道进行运行，试验装置释放出来的电波会与周围带电粒子进行加速或减速等调制作用。
[0018]图2为显示根据本发明的基于卫星的波粒相互作用的试验装置的实现原理的电子组成示意图，其中虚线中的各个部件构成该试验装置。控制电路用于控制VLF波源设置频率点或组合、发射机工作时间，VLF波源用于产生试验所需要的电波的频率信号，发射机用于将VLF波源的频率信号放大并传送给匹配网络，匹配网络用于将发射机提供的信号不失真地传送给天线，天线用于将电流信号转换成试验所需要的空间电波信号并发射出去。
[0019]优选地，所述天线为偶极子天线，工作频段为21.4kHz，此频段的电波将可以对地球辐射带的带电粒子产生回旋共振作用。
[0020]优选地，所述天线的特征尺寸不小于40m，以便于发射效率不至于太低。
[0021]优选地，所述天线安装在卫星外部，而发射机、VLF波源及控制电路安装在卫星内部。
[0022]优选地，所述还包含卫星接口电路，用于与卫星总线进行数据通信。
[0023]图3为本发明的基于卫星的波粒相互作用的试验装置的工作示意图。如图所示，本发明的试验装置在太空中释放的空间电波对环绕磁力线运动的空间粒子产生作用，导致部分环绕磁力线的带电粒子与磁力线相夹的运动方向发生改变，从而导致带电粒子容易脱离磁力线的束缚，而容易进入地球大气。
[0024]最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
【主权项】
1.一种在卫星上搭载的波粒子相互作用的试验装置，其特征在于包括:天线、匹配网络、发射机、VLF波源及控制电路，其中控制电路用于控制VLF波源，并设置电波发射频率、发射机开机发射时间，VLF波源用于产生试验所需要的电波的电流频率信号，发射机用于放大VLF波源所提供的电流频率信号并传送给匹配网络，匹配网络用于将发射机发射的信号不失真地传送给天线，天线用于将电流频率信号转换成试验所需要的空间电波信号并发射出去。2.根据权利要求1的试验装置，其特征在于，所述天线为偶极子天线或单极子天线。3.根据权利要求1的试验装置，其特征在于，所述天线的特征尺寸不小于20m，所述特征尺寸指天线上电流流动承担辐射电波电气单元的最大尺寸。4.根据权利要求1的试验装置，其特征在于，所述天线安装在卫星外部，而发射机、VLF波源及控制电路安装在卫星内部。5.根据权利要求1的试验装置，其特征在于，所述试验装置还包含卫星接口电路，用于与卫星总线进行数据通信。
【文档编号】H04B10/50GK105827328SQ201510007017
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2015年1月7日
【发明人】杨垂柏, 张贤国, 荆涛, 张斌全, 孔令高, 张珅毅, 曹光伟, 常峥, 梁金宝, 孙越强
【申请人】中国科学院空间科学与应用研究中心