CN113140901B - 一种大型低频感应场天线 - Google Patents

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Abstract

一种大型低频感应场天线，涉及屏蔽效能检测领域，本发明通过将天线主体(2)分段设置，然后在每两段天线主体之间分别设置匹配器(3)，在天线的馈电端口和电流源(4)之间设置变压扼流圈(1)，将电流源的输出电阻匹配到大型偶极子天线的输入电阻，并扼止回波，对电流源提供一定的保护等，为人防工程、城市综合管廊系统、城市地铁系统等大型地下工程整体低频磁场屏蔽效能测量提供设备支撑等，本发明具有结构简便，使用效果好的特点，适合大范围的推广和应用。

Description

一种大型低频感应场天线
技术领域
本发明涉及屏蔽效能检测领域，具体涉及一种大型低频感应场天线。
背景技术
已知的，低频磁场对岩土介质穿透性很强，能穿透被覆层进入地下工程内部，干扰或毁伤工程内部电气设备等。由于大型地下工程存在规模大、被覆厚薄不均匀的情况，目前的屏蔽效能检测装置由于天线尺寸较小，只能对小型屏蔽体的屏蔽效能进行测量，无法对大型工程的整体磁场屏蔽效能进行检测。那么如何提供一种大型低频感应场天线就成了本领域技术人员的长期技术诉求。
发明内容
为克服背景技术中存在的不足，本发明提供了一种大型低频感应场天线，本发明可为人防工程、城市综合管廊系统、城市地铁系统等大型地下工程整体低频磁场屏蔽效能测量提供设备支撑等。
为实现如上所述的发明目的，本发明采用如下所述的技术方案：
一种大型低频感应场天线，包括变压扼流圈、天线主体和匹配器，所述天线主体沿地面铺设，天线主体为分段式拼接结构，每两段天线主体之间分别通过匹配器连接形成大型低频感应场天线主体，大型低频感应场天线主体的馈电端口连接变压扼流圈，所述变压扼流圈连接电流源形成所述的大型低频感应场天线。
所述的大型低频感应场天线，所述天线主体的工作频段为1kHz～100kHz。
所述的大型低频感应场天线，所述天线主体每段的长度为100m，连接接口为L29，天线主体的最大拼接长度为5000m。
所述的大型低频感应场天线，所述天线主体直径为10mm。
所述的大型低频感应场天线，所述天线主体为行波天线。
所述的大型低频感应场天线，所述天线主体为螺旋绕制柔性铜导线结构，包括绝缘支撑介质A、绝缘支撑介质B、柔性铜导线和橡胶绝缘介质，所述绝缘支撑介质A、绝缘支撑介质B和柔性铜导线螺旋绕制形成截面为圆柱形结构，在绝缘支撑介质A、绝缘支撑介质B和柔性铜导线的外面套接有橡胶绝缘介质。
所述的大型低频感应场天线，所述柔性铜导线的截面积为3mm2。
所述的大型低频感应场天线，所述橡胶绝缘介质的厚度为2mm。
所述的大型低频感应场天线，所述匹配器由并联的电感和电阻组成。
采用如上所述的技术方案，本发明具有如下所述的优越性：
本发明通过将天线主体分段设置，然后在每两段天线主体之间分别设置匹配器，在天线的馈电端口和电流源之间设置变压扼流圈，将电流源的输出电阻匹配到大型偶极子天线的输入电阻，并扼止回波，对电流源提供一定的保护等，为人防工程、城市综合管廊系统、城市地铁系统等大型地下工程整体低频磁场屏蔽效能测量提供设备支撑等，本发明具有结构简便，使用效果好的特点，适合大范围的推广和应用。
附图说明
图1为本发明实施例中大型低频感应场天线的结构示意图；
图2为本发明实施例中天线主体的结构示意图；
图3为本发明实施例中大型低频感应场布置图；
图4为本发明实施例中1kHz时地面z方向磁感应强度测试结果与计算结果对比图；
图5为本发明实施例中10kHz时地面z方向磁感应强度测试结果与计算结果对比图；
图6为本发明实施例中64kHz时地面z方向磁感应强度测试结果与计算结果对比图；
在图中：1、变压扼流圈；2、天线主体；201、绝缘支撑介质A；202、绝缘支撑介质B；203、柔性铜导线；204、橡胶绝缘介质；3、匹配器；4、电流源。
具体实施方式
通过下面的实施例可以更详细的解释本发明，本发明并不局限于下面的实施例；
结合附图1～6所述的一种大型低频感应场天线，包括变压扼流圈1、天线主体2和匹配器3，具体如图1所示，所述天线主体(2)沿地面铺设，天线主体2的工作频段为1kHz～100kHz，为了便于携带架设，天线主体2为分段式拼接结构，天线主体2每段的长度为100m，连接接口为L29，天线主体2的最大拼接长度为5000m，每两段天线主体2之间分别通过匹配器3连接形成大型低频感应场天线主体，大型低频感应场天线主体的馈电端口连接变压扼流圈1，所述变压扼流圈1连接电流源4形成所述的大型低频感应场天线。
具体实施时，为了便于架设，天线主体2采用贴地布设的方式，即沿地面铺设，为了抵消贴近地面布设所导致的分布电容，同时提高天线主体2的有效长度，天线主体2采用螺旋绕制柔性铜导线的结构，具体实施时，如图2所示，天线主体2包括绝缘支撑介质A201、绝缘支撑介质B202、柔性铜导线203和橡胶绝缘介质204，所述绝缘支撑介质A201、绝缘支撑介质B202和柔性铜导线203螺旋绕制形成截面为圆柱形结构，在绝缘支撑介质A201、绝缘支撑介质B202和柔性铜导线203的外面套接有橡胶绝缘介质204。
实施时，考虑到天线主体2需要承受1kW级的功率容量，柔性铜导线203应当承受的电流有效值约为4.5A，为了安全起见，选用截面积3mm2的铜导线(即直径为2mm)。考虑到屏蔽效能测试环境，绝缘支撑介质A201和绝缘支撑介质B202适当加粗以提高其强度，从而提高电缆整体的抗拉性能，防止出现各种意外因素导致的短路和线缆断裂等；外部的橡胶绝缘介质204厚度为2mm，防止出现导线外露导致的人员和设备用电安全，整个电缆的外径为10mm(即天线主体2的直径为10mm)。
实施时，大型低频感应场天线设计为行波天线，相比于驻波天线，行波天线有以下两个优点：
1、电小行波天线比电小驻波天线辐射效率高，大型偶极子天线工作在甚低频段，在有限的布置区域内，无论采用什么样的天线形式，天线的长度都远小于波长；根据电磁场理论，驻波天线的辐射效率η∝(L/λ)2，而行波天线的辐射效率η∝L/λ，当天线长度L＜＜λ时，行波天线的效率比驻波天线高。
2、电小行波天线的器件稳定性高于电小驻波天线，为了获得比较大的感应磁场，必然需要用比较大的馈电功率，电小驻波天线和它的匹配网络形成一个LC网络，其中的能量在一个辐射周期内，大部分会存储于体积较小的匹配网络中，这将使得匹配网络中的电感、电容等元器件功率容量极大，不易实现，且使用过程中的故障率比较高；而电小行波天线能够用末端负载吸收能量，不需要大负载的LC匹配网络，稳定性和可靠性较高。
进一步，为了保证天线在1kHz～100kHz较宽频带范围内都能够正常辐射，抵消地面杂散电抗，实现天线的宽带化，且满足拼接需求，对柔性铜导线203每隔100m加载一个匹配器3。匹配器3由并联的电感和电阻组成，为了兼顾辐射效率，每一个匹配器3的参数都不同，加载电阻在靠近馈源处阻值较小，远离馈源阻值较大；加载电感的主要目的是兼顾低频时的辐射效率。根据馈源功率要求，每一个匹配器3功率容量都大于1kW。
进一步，在天线的馈电端口和电流源4之间安装有变压扼流圈1，采用L29接口，其主要作用是将电流源4的输出电阻(4.5Ω、8Ω、18Ω、32Ω、41Ω、50Ω共6档)匹配到大型偶极子天线的输入电阻，并扼止回波，对电流源4提供一定的保护。
本发明的具体实施例如下：
选择一处平整的地面，选择大型偶极子天线长度1000m，平铺于地面，在地面沿垂直天线中心方向(z方向)向外每间隔10m设置1个测点，共10个测点，如图3所示，测试频点选择1kHz、10kHz和64kHz，仅测垂直地面向上方向的磁感应强度。
测试环境选择在草地上，工频接地电阻测试为7.42Ω，大型偶极子天线匹配阻抗选择8Ω，电流源输出电流1A，大地电导率0.0032S/m。距离线天线10m处地面z方向1kHz、10kHz和64kHz时感应磁场测试结果见下表。
距离线天线10m处地面z方向磁感应强度测试值(nT)
Figure BDA0003035723410000061
测试结果如图4、图5和图6所示，从图4、图5和图6中可以看出，在不同距离测点上测得连续波z方向磁场与计算值基本一致，最大误差不超过1nT，引起误差的主要原因是地面不平整、电导率取值不精确。调试试验结果证明了大型低频感应场天线辐射信号的稳定性等。
本发明未详述部分为现有技术。
为了公开本发明的发明目的而在本文中选用的实施例，当前认为是适宜的，但是，应了解的是，本发明旨在包括一切属于本构思和发明范围内的实施例的所有变化和改进。

Claims (8)

1.一种大型低频感应场天线，包括变压扼流圈（1）、天线主体（2）和匹配器（3），其特征是：所述天线主体（2）为螺旋绕制柔性铜导线结构，包括绝缘支撑介质A（201）、绝缘支撑介质B（202）、柔性铜导线（203）和橡胶绝缘介质（204），所述绝缘支撑介质A（201）、绝缘支撑介质B（202）和柔性铜导线（203）螺旋绕制形成截面为圆柱形结构，在绝缘支撑介质A（201）、绝缘支撑介质B（202）和柔性铜导线（203）的外面套接有橡胶绝缘介质（204），天线主体（2）沿地面铺设，天线主体（2）为分段式拼接结构，每两段天线主体（2）之间分别通过匹配器（3）连接形成大型低频感应场天线主体，大型低频感应场天线主体的馈电端口连接变压扼流圈（1），所述变压扼流圈（1）连接电流源（4）形成所述的大型低频感应场天线。
2.根据权利要求1所述的大型低频感应场天线，其特征是：所述天线主体（2）的工作频段为1kHz～100kHz。
3.根据权利要求1所述的大型低频感应场天线，其特征是：所述天线主体（2）每段的长度为100m，连接接口为L29，天线主体（2）的最大拼接长度为5000m。
4.根据权利要求1所述的大型低频感应场天线，其特征是：所述天线主体（2）直径为10mm。
5.根据权利要求1所述的大型低频感应场天线，其特征是：所述天线主体（2）为行波天线。
6.根据权利要求1所述的大型低频感应场天线，其特征是：所述柔性铜导线（203）的截面积为3mm2。
7.根据权利要求1所述的大型低频感应场天线，其特征是：所述橡胶绝缘介质（204）的厚度为2mm。
8.根据权利要求1所述的大型低频感应场天线，其特征是：所述匹配器（3）由并联的电感和电阻组成。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201829615U (zh) * 2010-07-20 2011-05-11 芜湖航天特种电缆厂 高频大功率轻便加强型短波天线
CN201975155U (zh) * 2010-09-21 2011-09-14 芜湖航天特种电缆厂 民用航空飞机通信系统配套使用的电子通讯软天线电缆
CN106531318A (zh) * 2016-12-14 2017-03-22 王绍富 一种高抗拉强度天线辐射线缆
CN106575350A (zh) * 2014-08-21 2017-04-19 株式会社村田制作所 带rfid标签的物品的读取方法及rfid系统

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2104231C1 (ru) * 1996-09-20 1998-02-10 Московский технический университет связи и информатики Динамическая тросовая система преимущественно для электро- и радиофизических исследований околоземной среды
CN201535803U (zh) * 2009-07-30 2010-07-28 北京大泽科技有限公司 大屏蔽体电磁屏蔽效能测试装置、系统
CN102509900B (zh) * 2011-10-25 2014-05-21 电子科技大学 一种井下地质探测雷达用定向偶极子天线
CN202564543U (zh) * 2012-02-17 2012-11-28 黄和 一种用于汽车收音机的天线
US8884838B2 (en) * 2012-05-15 2014-11-11 Motorola Solutions, Inc. Multi-band subscriber antenna for portable two-way radios
CN104538724B (zh) * 2015-01-04 2017-06-16 深圳市骄冠科技实业有限公司 应用于rfid射频识别的地埋天线骨架装置及其地下安装方法
CN205898905U (zh) * 2016-02-17 2017-01-18 北京森馥科技股份有限公司 偶极子天线以及使用该偶极子天线的全向性探头
US10403953B2 (en) * 2016-12-22 2019-09-03 Rosemount Tank Radar Ab Tank with a guided wave radar level gauge
CN207852928U (zh) * 2018-02-09 2018-09-11 成都西成科技有限责任公司 一种蛇形地埋收信天线
CN110767979A (zh) * 2019-11-21 2020-02-07 中国电波传播研究所（中国电子科技集团公司第二十二研究所） 一种地铁地连墙渗漏检测用的钻孔电磁波发射天线

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201829615U (zh) * 2010-07-20 2011-05-11 芜湖航天特种电缆厂 高频大功率轻便加强型短波天线
CN201975155U (zh) * 2010-09-21 2011-09-14 芜湖航天特种电缆厂 民用航空飞机通信系统配套使用的电子通讯软天线电缆
CN106575350A (zh) * 2014-08-21 2017-04-19 株式会社村田制作所 带rfid标签的物品的读取方法及rfid系统
CN106531318A (zh) * 2016-12-14 2017-03-22 王绍富 一种高抗拉强度天线辐射线缆

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Prediction of Worst-Case Radiation Immunity in Cable Harnesses;David Nozadze等;《2018 IEEE Symposium on Electromagnetic Compatibility, Signal Integrity and Power Integrity (EMC, SI & PI)》;20181018;全文 *
地下工程水灾害隐患米级天线磁共振探测技术研究;易晓峰;《中国优秀博硕士学位论文全文数据库(博士) 基础科学辑》;20141015;全文 *

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