CN108598671A - 一种用于输电线路电晕放电检测的分形单元螺旋天线 - Google Patents

一种用于输电线路电晕放电检测的分形单元螺旋天线 Download PDF

Info

Publication number
CN108598671A
CN108598671A CN201810545577.9A CN201810545577A CN108598671A CN 108598671 A CN108598671 A CN 108598671A CN 201810545577 A CN201810545577 A CN 201810545577A CN 108598671 A CN108598671 A CN 108598671A
Authority
CN
China
Prior art keywords
antenna
pcb board
shape unit
corona discharge
detection
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201810545577.9A
Other languages
English (en)
Inventor
徐征
黑国育
税靖烽
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Chongqing University
Original Assignee
Chongqing University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Chongqing University filed Critical Chongqing University
Priority to CN201810545577.9A priority Critical patent/CN108598671A/zh
Publication of CN108598671A publication Critical patent/CN108598671A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q7/00—Loop antennas with a substantially uniform current distribution around the loop and having a directional radiation pattern in a plane perpendicular to the plane of the loop
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/27—Adaptation for use in or on movable bodies
    • H01Q1/28—Adaptation for use in or on aircraft, missiles, satellites, or balloons
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/36—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/36—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
    • H01Q1/38—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith formed by a conductive layer on an insulating support

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Astronomy & Astrophysics (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Details Of Aerials (AREA)

Abstract

本发明涉及一种用于输电线路电晕放电检测的分形单元螺旋天线，属于天线技术领域，该天线包含天线结构和PCB板；所述天线结构印刻在所述PCB板上，所述天线结构包含多个分形单元，所述分形单元由分形几何曲线构成，多个的分形单元相互连接并在所述PCB板上由PCB板中心向外呈螺旋状排列；所述天线结构表面还设置有与天线结构相匹配的覆铜带。本发明以分形单元作为天线的子模块，串联形成多边形螺旋天线结构，实现小型化的尺寸和较宽的测量频带的技术目的。

Description

一种用于输电线路电晕放电检测的分形单元螺旋天线
技术领域
本发明属于天线技术领域，涉及一种用于输电线路电晕放电检测的分形单元螺旋天线。
背景技术
在电力系统中，放电现象频频发生，而放电的产生不仅会损耗电能，还会产生电磁波干扰，同时也会造成环境污染，因此对于电晕放电的定量评估显得非常重要。随着输电线路电压等级的提高，在输电线路上的电晕放电现象会变得更加频繁，对于电晕放电检测的要求也越来越高。
电晕放电伴随着电磁波的辐射，因此采用针对于电晕放电频段的天线用于检测电晕放电是一种有效的检测办法。随着使用天线用来检测电晕放电的电磁波检测法不断的发展和推广，对于天线尺寸和性能有了更为严格的要求。天线的尺寸需要尽可能的小型化，这样可以实现使用无人机搭载天线进行检测，使得检测工作更加方便并且易于携带；天线的回波损耗频段与电晕放电频段的覆盖率越大，天线的性能越好，这样天线可以测到信噪比更好的电晕放电信号。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种用于输电线路电晕放电检测的分形单元螺旋天线，以分形单元作为天线的子模块，串联形成多边形螺旋天线结构，实现小型化的尺寸和较宽的测量频带的技术目的。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种用于输电线路电晕放电检测的分形单元螺旋天线，该天线包含天线结构和PCB板；
所述天线结构印刻在所述PCB板上，所述天线结构包含多个分形单元，所述分形单元由分形几何曲线构成，多个的分形单元相互连接并在所述PCB板上由PCB板中心向外呈螺旋状排列；
所述天线结构表面还设置有与天线结构相匹配的覆铜带。
进一步，该天线还包含覆铜板，所述PCB板设置在所述覆铜板上，所述覆铜板与所述PCB板接触面的形状相同。
进一步，所述天线结构的分形单元在所述PCB板上呈正多边形排列。
进一步，所述天线结构呈单螺旋结构或者双螺旋结构，且螺旋结构的中心均在PCB板中心。
进一步，改变所述分形单元的线宽和匝数，改变该天线的性能。
进一步，所述分形几何曲线为Hilbert分形曲线或Koch分形曲线。
进一步，所述分形几何曲线为1阶、2阶、3阶或4阶分形几何曲线。
本发明的有益效果在于：本发明分形单元螺旋天线极大减小了电晕放电检测天线的尺寸，并可将天线设计在PCB板上，使得天线变得更易加工携带，能够实现将天线搭载于无人机上，通过无人机飞入输电线路附近进行检测，实现了检测方法的便捷并且可以获得信噪比更好的放电信号。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：
图1为本发明实施例Hilbert分形曲线示意图；
图2为本发明实施例Koch分形曲线示意图
图3为本发明实施例单螺旋结构示意图；
图4为本发明实施例双螺旋结构示意图；
图5为本发明实施例单螺旋天线结构示意图；
图6为本发明实施例双螺旋天线结构示意图；
图7为本发明实施例分形单元单螺旋天线S11曲线；
图8为本发明实施例分形单元单螺旋天线方向图；
图9为本发明实施例分形单元双螺旋天线S11曲线；
图10为本发明实施例分形单元双螺旋天线方向图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。
如图5、6所示，本发明为一种用于输电线路电晕放电检测的分形单元螺旋天线，该天线包含天线结构和PCB板1。
天线结构印刻在所述PCB板1上，天线结构包含多个分形单元，分形单元由分形几何曲线构成，如图3和图4所示，多个的分形单元相互连接并在PCB板1上由PCB板中心向外呈螺旋状排列，天线结构表面还设置有与天线结构相匹配的覆铜带2。
天线结构呈如图5所示的单螺旋结构或者如图6所示的双螺旋结构，且螺旋结构的中心均在PCB板中心，该天线还包含覆铜板3，PCB板1设置在覆铜板3上，覆铜板3与PCB板1接触面的形状相同。
如图1、2所示，分形几何曲线为Hilbert分形曲线或Koch分形曲线，分形几何曲线为1阶、2阶、3阶或4阶分形几何曲线。
具体的，本发明用于输电线路电晕放电检测的分形单元螺旋天线主要分为单螺旋和双螺旋两种结构，这两种天线结构形成的基础是分形单元形成的天线子模块。分形单元是由按分形几何的思想形成的曲线而成，其中分形几何是指一门以不规则几何形态为研究对象的几何学，以图1和图2为例，但本发明不限于这两种分形单元。如图1是阶数n＝1，2，3，4的Hilbert分形曲线，图2为阶数n＝1,2,3,4的Koch分形曲线。天线子模块的选择可以是任意的分形单元，本发明实施例以2阶Hilbert分形单元作为天线子模块为例，将子模块的左侧端口作为首端，不断复制基本单元并按照正多边形螺旋排列的方式将基本单元左右两侧的端口串联起来，根据设计需要调整匝数，从而形成分形单元螺旋天线结构，图3为单螺旋，图4为双螺旋。
正多边形螺旋具体的形成方式为：确定正多边形的边数(m＝3，4，5...)，以4边形为例，复制天线子模块按照正4边形路径排列，在完成一边的排列后将正4边形路径边长增加一定长度(可视具体情况调整)继续排列，循环往复从而形成正4边形螺旋排列。
该分形单元螺旋天线的实现方式为：调整天线导线的宽度与天线的匝数，将天线结构形成平面正多边形螺旋天线，把符合天线结构的覆铜带贴在PCB板上表面，在PCB板的下表面设置与PCB板相同大小的覆铜板，在天线中心位置进行馈电。所设计形成的分形单螺旋天线模型与分形双螺旋天线模型如图5、图6所示。
图7、图8为分形单元单螺旋天线的回波损耗s11曲线和天线方向图；图9、图10为分形单元双螺旋天线的回波损耗s11曲线和天线方向图。从天线方向图中可以看出，两种天线结构均具有较高的方向性；从天线的回波损耗s11曲线中可以看出两种天线结构的回波损耗在100MHz-500MHz的频段内可达到低于-10dB，满足天线设计要求。
最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (7)

1.一种用于输电线路电晕放电检测的分形单元螺旋天线，其特征在于：该天线包含天线结构和PCB板；
所述天线结构印刻在所述PCB板上，所述天线结构包含多个分形单元，所述分形单元由分形几何曲线构成，多个的分形单元相互连接并在所述PCB板上由PCB板中心向外呈螺旋状排列；
所述天线结构表面还设置有与天线结构相匹配的覆铜带。
2.根据权利要求1所述的一种用于输电线路电晕放电检测的分形单元螺旋天线，其特征在于：该天线还包含覆铜板，所述PCB板设置在所述覆铜板上，所述覆铜板与所述PCB板接触面的形状相同。
3.根据权利要求1所述的一种用于输电线路电晕放电检测的分形单元螺旋天线，其特征在于：所述天线结构的分形单元在所述PCB板上呈正多边形排列。
4.根据权利要求3所述的一种用于输电线路电晕放电检测的分形单元螺旋天线，其特征在于：所述天线结构呈单螺旋结构或者双螺旋结构，且螺旋结构的中心均在PCB板中心。
5.根据权利要求1所述的一种用于输电线路电晕放电检测的分形单元螺旋天线，其特征在于：改变所述分形单元的线宽和匝数，改变该天线的性能。
6.根据权利要求1所述的一种用于输电线路电晕放电检测的分形单元螺旋天线，其特征在于：所述分形几何曲线为Hilbert分形曲线或Koch分形曲线。
7.根据权利要求6所述的一种用于输电线路电晕放电检测的分形单元螺旋天线，其特征在于：所述分形几何曲线为1阶、2阶、3阶或4阶分形几何曲线。
CN201810545577.9A 2018-05-25 2018-05-25 一种用于输电线路电晕放电检测的分形单元螺旋天线 Pending CN108598671A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810545577.9A CN108598671A (zh) 2018-05-25 2018-05-25 一种用于输电线路电晕放电检测的分形单元螺旋天线

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810545577.9A CN108598671A (zh) 2018-05-25 2018-05-25 一种用于输电线路电晕放电检测的分形单元螺旋天线

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN108598671A true CN108598671A (zh) 2018-09-28

Family

ID=63630561

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810545577.9A Pending CN108598671A (zh) 2018-05-25 2018-05-25 一种用于输电线路电晕放电检测的分形单元螺旋天线

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108598671A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111106436A (zh) * 2019-12-20 2020-05-05 国家电网有限公司 一种基于2阶Hibert分形曲线的对称式天线结构

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW200721594A (en) * 2005-11-18 2007-06-01 Direxion Technology Co Ltd Creating device for miniature broadband antenna fractal elements
KR20090012529A (ko) * 2007-07-30 2009-02-04 삼성탈레스 주식회사 다중 공진 광대역 안테나
CN101557035B (zh) * 2009-05-20 2012-08-15 重庆大学 局部放电超高频检测分形天线及其制备方法
CN102916247A (zh) * 2012-10-12 2013-02-06 重庆大学 局部放电超高频检测Hilbert分形天线阵列
CN103793573A (zh) * 2014-02-18 2014-05-14 华北电力大学（保定） 一种Hilbert分形超高频天线的设计方法
CN104833907A (zh) * 2015-05-27 2015-08-12 华北电力大学（保定） 一种gis局部放电和vfto的测量系统
CN105305062A (zh) * 2015-12-15 2016-02-03 华北电力大学（保定） 电气设备局部放电超高频检测用Wunderlich分形天线及设计方法
CN106505313A (zh) * 2016-12-20 2017-03-15 华南理工大学 一种应用于植入式医疗器械中的差分双频宽带天线
CN106898873A (zh) * 2017-02-23 2017-06-27 厦门大学嘉庚学院 一种分形阵列复合螺旋天线

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW200721594A (en) * 2005-11-18 2007-06-01 Direxion Technology Co Ltd Creating device for miniature broadband antenna fractal elements
KR20090012529A (ko) * 2007-07-30 2009-02-04 삼성탈레스 주식회사 다중 공진 광대역 안테나
CN101557035B (zh) * 2009-05-20 2012-08-15 重庆大学 局部放电超高频检测分形天线及其制备方法
CN102916247A (zh) * 2012-10-12 2013-02-06 重庆大学 局部放电超高频检测Hilbert分形天线阵列
CN103793573A (zh) * 2014-02-18 2014-05-14 华北电力大学（保定） 一种Hilbert分形超高频天线的设计方法
CN104833907A (zh) * 2015-05-27 2015-08-12 华北电力大学（保定） 一种gis局部放电和vfto的测量系统
CN105305062A (zh) * 2015-12-15 2016-02-03 华北电力大学（保定） 电气设备局部放电超高频检测用Wunderlich分形天线及设计方法
CN106505313A (zh) * 2016-12-20 2017-03-15 华南理工大学 一种应用于植入式医疗器械中的差分双频宽带天线
CN106898873A (zh) * 2017-02-23 2017-06-27 厦门大学嘉庚学院 一种分形阵列复合螺旋天线

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
马超,孙耀芹,郝宁: "基于HFSS的Hilbert分形天线分导线段设计", 《电测与仪表》 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111106436A (zh) * 2019-12-20 2020-05-05 国家电网有限公司 一种基于2阶Hibert分形曲线的对称式天线结构

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10581171B2 (en) Antenna element structure suitable for 5G mobile terminal devices
US20200287277A1 (en) Low-profile broadband circularly-polarized array antenna using stacked traveling wave antenna elements
CN106299664A (zh) 一种极化可重构磁电偶极子天线
CN201887148U (zh) 高性能宽频、双频全向天线
CN1407654A (zh) 带无馈电元件的隙缝蝴蝶结天线
CN105490009B (zh) 正交绕线型贴片式nfc天线及天线系统
CN102800954B (zh) 天线单元、天线组件及多天线组件
CN104617383A (zh) 多波束扫描透镜天线
CN108598691A (zh) 基于平板长槽天线的宽带宽角扫描相控阵天线
CN103682645A (zh) 一种多角度主波束指向可重构的平面微带天线
CN103855462A (zh) 一种天线和天线阵列系统
CN201956464U (zh) 并联馈电的全向阵列天线
CN109524771B (zh) 一种基于gcpw馈电的双极化正弦天线装置
CN108598671A (zh) 一种用于输电线路电晕放电检测的分形单元螺旋天线
CN103996900A (zh) 一种基于单片双面印刷电路板的宽带圆极化定向阵列天线
CN108879087A (zh) 一种具有谐波抑制的单层宽带微带阵列天线
CN107611596B (zh) 一种紧凑安装的vhf频段宽带垂直极化偶极子天线
CN102832445A (zh) 一种可简化调试的gps天线
CN105140628A (zh) 一种微带全向天线及通信器件
CN208849074U (zh) 测速雷达天线
US9917358B1 (en) Array antenna with tightly coupled elements
CN103390803A (zh) 基于基片集成波导的具有极化扭转功能的回溯阵列天线
CN106207431A (zh) 新型低剖面超宽带圆极化定向天线
US8803754B2 (en) Antenna and wireless device having same
US6342855B1 (en) Mobile radiotelephony planar antenna

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20180928