Frequency-agile microstrip resonator using DC plasma discharge

An original and integrated solution to provide frequency agility to microstrip circuits using plasma is proposed. A volume DC plasma discharge is implemented inside a microstrip circular resonator to change its dielectric permittivity in order to tune its frequency. Plasma relative permittivity indeed exhibits positive values lower than 1. Experimental measurements confirm the tuning abilities and performances of such a solution for different pressures and types of gas

Modeling and experimental measurements of a tunable microstrip resonator using plasma discharges.

In this paper, we suggest the use of a cold plasma as tunable material inside a microstrip resonant cavity. Plasma dielectric constant can indeed be moved to values below 1 to tune its resonant frequency. DC plasma analysis were conducted and integrated into classic electromagnetic solvers to investigate tuning abilities. Numerical simulations are consistent with experimental results and make this original tuning techniques viable for high power applications

Analytical Model to Study the Electrostatic Resonance of Sub-Wavelength Radially Inhomogeneous Negative Permittivity Spheres

This letter presents an analytical model to study the electrostatic scattering of subwavelength radially inhomogeneous spheres whose permittivity can be expressed as a general polynomial function of the radial distance r. This technique is particularly well suited to characterize the electrostatic resonance, also known as surface plasmon resonance, of radially inhomogeneous negative permittivity spheres

Modélisation et caractérisation expérimentale d’un résonateur microruban reconfigurable en fréquence par décharge plasma

Dans ce papier, la reconfigurabilité en fréquence d’un résonateur microruban par décharge plasma est démontrée. Des simulations plasma (prenant en compte la dynamique des fluides, l’électrostatique, etc.) sont considérées afin d’intégrer un modèle de plasma réaliste dans les simulations électromagnétiques du résonateur. Les résultats de simulation sont cohérents avec la mesure et rendent prometteur cette technique d’intégration de plasma volumique dans des circuits microondes

Modélisation et caractérisation expérimentale d’un résonateur microruban reconfigurable en fréquence par décharge plasma

Dans ce papier, la reconfigurabilité en fréquence d’un résonateur microruban par décharge plasma est démontrée. Des simulations plasma (prenant en compte la dynamique des fluides, l’électrostatique, etc.) sont considérées afin d’intégrer un modèle de plasma réaliste dans les simulations électromagnétiques du résonateur. Les résultats de simulation sont cohérents avec la mesure et rendent prometteur cette technique d’intégration de plasma volumique dans des circuits microondes

Antenne VHF miniature reconfigurable en fréquence par décharge plasma : modélisation et résultats expérimentaux

Dans ce papier, nous proposons l’utilisation d’un plasma froid hors équilibre thermodynamique comme matériau à permittivité négative dans la réalisation d’une antenne sphérique miniature à résonance quasi-statique. Cette résonance est étudiée analytiquement puis numériquement et un prototype expérimental est présenté

Experimental study of a tunable sub-wavelength plasma-based VHF-UHF resonator

In this paper, a tunable sub-wavelength resonator using a hemispherical plasma discharge is investigated at VHF-UHF frequencies. The overall setup is detailed. The resonance is experimentally investigated with an indirect method which consists in studying the influence of the plasma hemisphere on the transmission between two near-field monopole probes. The design presented here opens new perspectives for the realisation of plasma-based electrically small antennas thanks to a nonintrusive and adequate integration of the whole plasma control system below a ground plane

Preliminary study on the feasibility of a plasma-based electrically small ENG antenna

The use of low pressure non-equilibrium plasma as epsilon negative medium for a zero-order spherical antenna resonator is considered. Static behaviour of the resonance for a non-homogeneous plasma is investigated under quasi-static assumption and discrete radial description of the plasma. Analytical and numerical results are consistent and show that the implementation of such a plasma-based antenna is possible

Utilisation de la résonance plasmonique de surface d'une décharge plasma pour la conception d’antennes miniatures accordables.

Cette communication présente un concept original d'antenne miniature reposant sur des plasmas de décharge. Cette antenne consiste en une petite sonde coaxiale placée au-dessus d'un plan de masse et entourée d'un plasma hémisphérique. Ce plasma se comporte alors comme un résonateur à permittivité diélectrique négative présentant une résonance plasmonique de surface aux fréquences microondes. Les mesures montrent que le plasma permet une adaptation d'impédance de l’antenne miniature ainsi qu'une agilité en fréquence de 310 à 390 MHz. Une augmentation significative du rayonnement est aussi mise en évidence. Enfin, l’existence de la résonance plasmonique de surface est confirmée par une analyse de Mie tenant compte des caractéristiques mesurées du plasma

Towards antenna miniaturization at radio frequencies using plasma discharges

An original electrically small antenna concept relying on plasma discharges is presented in this paper. It consists of a small coaxial probe placed above a ground plane and surrounded by a hemispherical inductively coupled plasma discharge. This plasma discharge behaves as a subwavelength epsilon-negative resonator exhibiting a localized surface plasmon resonance at microwave frequencies with significant radiation efficiency. Measurements show that the plasma allows impedance matching of the radiating element and frequency agility from 310 to 390 MHz by controlling the power delivered to the discharge. Meanwhile, significant radiation enhancement up to 20 dB at 300 MHz is measured. The existence of the localized surface plasmon resonance is finally confirmed by a Mie analysis considering the measured plasma characteristics