CN113991290B - 一种天线结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种天线结构，该天线结构包括螺旋形结构，螺旋形结构包括依次固定连接的连接单元、多个第一天线单元和第二天线单元，连接单元呈直线形，第一天线单元包括两个第一金属条和两个第二金属条，第一金属条呈四分之一圆环形，第二金属条呈L形，第二天线单元包括两个第三金属条、第四金属条和第五金属条，第三金属条呈四分之一圆环形，第四金属条呈L形，第五金属条呈直线形。该天线结构能实现架空输电线路的放电检测，且结构简单，尺寸小，质量轻，天线的辐射方向性好，增益高。

Description

一种天线结构

技术领域

本发明涉及天线技术领域，尤其涉及一种天线结构。

背景技术

在架空输电线路中，如果出现线路和绝缘子金具接触不良、绝缘子表面污秽过多、绝缘子老化或者线路断股等现象，会导致局部电场分布不均匀，容易发生电晕放电现象。电晕放电的产生不仅会损耗电能，还会产生电磁波干扰，对无线电通讯、调频广播等信号造成干扰，同时也会产生臭氧、氮氧化物腐蚀性气体，进一步腐蚀高压输电线路以及其他设备而带来安全隐患，因此及时准确地检测电晕放电现象对电力系统的正常运行起着至关重要的作用，有助于电力部门及时发现故障，避免发生安全事故和产生重大经济损失。

高压输电线路电晕放电发生时会产生电磁波辐射，其辐射的电磁波频率主要分布在1GHz以下比较宽的频带内，因此将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，天线的检测频带需要与电晕放电电磁波频带一致。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。然而，现有的用于检测电晕放电的天线结构一般包括：位于内圈的多个圆形结构和位于外圈的多个矩形结构，这种结构的天线尺寸较大，天线的辐射方向性不够好。

发明内容

本发明的目的在于提供一种天线结构，该天线结构的结构简单，尺寸小，质量轻，天线的辐射方向性好，增益高，对电晕放电宽频带分布的电磁波敏感，能实现架空输电线路的放电检测。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种天线结构，包括：

螺旋形结构，所述螺旋形结构包括：

连接单元，所述连接单元呈直线形；

多个第一天线单元，所述第一天线单元包括两个第一金属条和两个第二金属条，所述第一金属条呈四分之一圆环形，所述第二金属条呈L形，其一所述第一金属条、其一所述第二金属条、另一所述第一金属条和另一所述第二金属条依次固定连接，多个所述第一天线单元的尺寸依次增加，位于外圈的所述第一天线单元的尺寸大于位于内圈的所述第一天线单元的尺寸，位于最内圈的所述第一金属条与所述连接单元连接，相邻的两个所述第一天线单元首尾相连，以使多个所述第一天线单元形成螺旋形状；第二天线单元，所述第二天线单元包括两个第三金属条、第四金属条和第五金属条，所述第三金属条呈四分之一圆环形，所述第四金属条呈L形，所述第五金属条呈直线形，其一所述第三金属条、所述第四金属条、另一所述第三金属条和所述第五金属条依次固定连接，所述第三金属条与最外圈的所述第二金属条固定连接。

作为上述天线结构的一种优选方案，还包括电路板，所述螺旋形结构固定设置于所述电路板。

作为上述天线结构的一种优选方案，所述电路板的中心设置有馈电点，所述连接单元的一端连接于所述馈电点。

作为上述天线结构的一种优选方案，所述电路板呈正方形。

作为上述天线结构的一种优选方案，所述电路板的边长为10cm-20cm。

作为上述天线结构的一种优选方案，所述第二金属条由两个呈直线形且相互垂直的片条组成，所述第二金属条的其一所述片条与所述电路板的第一边平行，所述第二金属条的另一所述片条与所述电路板的第二边平行，所述第四金属条由两个呈直线形且相互垂直的片条组成，所述第四金属条的其一所述片条与所述第一边平行，所述第四金属条的另一所述片条与所述第二边平行，所述第五金属条与所述第一边平行，所述第一边与所述第二边垂直。作为上述天线结构的一种优选方案，所述连接单元与所述第一边平行。

作为上述天线结构的一种优选方案，所述螺旋形结构为一体成型结构。

作为上述天线结构的一种优选方案，所述连接单元、所述第一金属条、所述第二金属条、第三金属条、第四金属条和第五金属条的宽度均为1mm-3mm。

作为上述天线结构的一种优选方案，所述第一天线单元的个数为9-19个。

本发明的有益效果：本发明的目的在于提供一种天线结构，该天线结构包括螺旋形结构，螺旋形结构包括连接单元、多个第一天线单元和第二天线单元，连接单元呈直线形，第一天线单元包括两个第一金属条和两个第二金属条，第一金属条呈四分之一圆环形，第二金属条呈L形，其一第一金属条、其一第二金属条、另一第一金属条和另一第二金属条依次固定连接，多个第一天线单元的尺寸依次增加，位于外圈的第一天线单元的尺寸大于位于内圈的第一天线单元的尺寸，相邻的两个第一天线单元首尾相连，以使多个第一天线单元形成螺旋形状，第二天线单元包括两个第三金属条、第四金属条和第五金属条，第三金属条呈四分之一圆环形，第四金属条呈L形，第五金属条呈直线形，其一第三金属条、第四金属条、另一第三金属条和第五金属条依次固定连接，第三金属条与最外圈的第二金属条固定连接。可以理解的是，第二天线单元的尺寸大于位于最外圈的第一天线单元的尺寸。由此，当连接单元、多个第一天线单元和第二天线单元依次连接后能形成螺旋形结构。能够使该天线结构具有良好的方向性和高增益，有助于提升电晕放电检测的灵敏度和放电定位功能。该天线结构的结构简单，尺寸小，质量轻，空间利用率高，可以搭载在无人机上进行检测，使得检测工作更加方便并且方便工作人员携带，天线的辐射方向性好，增益高，对电晕放电宽频带分布的电磁波敏感，能实现架空输电线路的放电检测。

附图说明

图1是本发明具体实施例提供的天线结构的结构示意图；

图2是图1中A处的放大图；

图3是本发明具体实施例提供的天线结构的天线回波损耗示意图；

图4是本发明具体实施例提供的天线结构的天线辐射增益方向图；

图5是本发明具体实施例提供的天线结构的天线Smith圆图。

图中：

1、连接单元；

21、第一金属条；22、第二金属条；

31、第三金属条；32、第四金属条；33、第五金属条；

4、馈电点；

5、电路板。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

本发明提供一种天线结构，该天线结构的结构简单，尺寸小，质量轻，天线的辐射方向性好，增益高，对电晕放电宽频带分布的电磁波敏感，能实现架空输电线路的放电检测。

如图1和图2所示，该天线结构包括螺旋形结构，螺旋形结构包括连接单元1、多个第一天线单元和第二天线单元，连接单元1呈直线形，第一天线单元包括两个第一金属条21和两个第二金属条22，第一金属条21呈四分之一圆环形，第二金属条22呈L形，其一第一金属条21、其一第二金属条22、另一第一金属条21和另一第二金属条22依次固定连接，多个第一天线单元的尺寸依次增加，位于外圈的第一天线单元的尺寸大于位于内圈的第一天线单元的尺寸，位于最内圈的第一金属条21与连接单元1连接，相邻的两个第一天线单元首尾相连，以使多个第一天线单元形成螺旋形状，第二天线单元包括两个第三金属条31、第四金属条32和第五金属条33，第三金属条31呈四分之一圆环形，第四金属条32呈L形，第五金属条33呈直线形，其一第三金属条31、第四金属条32、另一第三金属条31和第五金属条33依次固定连接，第三金属条31与最外圈的第二金属条22固定连接。可以理解的是，第二天线单元的尺寸大于位于最外圈的第一天线单元的尺寸。由此，当连接单元1、多个第一天线单元和第二天线单元依次连接后能形成螺旋形结构。如此设置该螺旋形结构的结构，使其空间利用率高，从而使该天线结构尺寸更小，质量更轻，并且能够使该天线结构具有良好的方向性和高增益，有助于提升电晕放电检测的灵敏度和放电定位功能。

对该天线结构进行仿真分析，得到了如图3所示的天线回波损耗示意图，如图4所示的天线辐射增益方向图和如图5所示的天线Smith圆图。从图3所示的天线回波损耗示意图可以看出，天线的回波损耗在检测频段内容均可达到-10dB以下，并且最低可达-35dB，具有宽频带特性。从图4所示的天线辐射增益方向图可以看出天线的增益在竖直方向上，并且天线的方向性很好，也没有旁瓣。

该天线结构的结构简单，尺寸小，质量轻，空间利用率高，可以搭载在无人机上进行检测，使得检测工作更加方便并且方便工作人员携带，天线的辐射方向性好，增益高，对电晕放电宽频带分布的电磁波敏感，能实现架空输电线路的放电检测。

可选地，还包括电路板5，螺旋形结构固定设置于电路板5。电路板5能够对螺旋结构进行支撑，以防止螺旋结构变形。

可选地，电路板5的中心设置有馈电点4，连接单元1的一端连接于馈电点4。该天线结构采用中心馈电的方式进行激励。

可选地，第二金属条22由两个呈直线形且相互垂直的片条组成，第二金属条22的其一片条与电路板5的第一边平行，第二金属条22的另一片条与电路板5的第二边平行，第四金属条32由两个呈直线形且相互垂直的片条组成，第四金属条32的其一片条与第一边平行，第四金属条32的另一片条与第二边平行，第五金属条33与第一边平行，第一边与第二边垂直。第二金属条22的拐角处、第四金属条32的拐角处和电路板5的两个呈斜对角的拐角在一条直线处。可选地，连接单元1与第一边平行。

可选地，电路板5呈正方形。电路板5呈正方形能更好地适应螺旋结构的大小，减小该天线结构的尺寸。可选地，电路板5的边长为10cm-20cm。

可选地，连接单元1、第一金属条21、第二金属条22、第三金属条31、第四金属条32和第五金属条33的宽度均为1mm-3mm。

可选地，第一天线单元的个数为9-19个。

可选地，螺旋形结构为一体成型结构。依次固定连接的连接单元1、多个第一天线单元和第二天线单元一体成型，能够加强螺旋形结构的强度且容易加工。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种天线结构，其特征在于，包括：

螺旋形结构，所述螺旋形结构包括：

连接单元(1)，所述连接单元(1)呈直线形；

多个第一天线单元，所述第一天线单元包括两个第一金属条(21)和两个第二金属条(22)，所述第一金属条(21)呈四分之一圆环形，所述第二金属条(22)呈L形，其一所述第一金属条(21)、其一所述第二金属条(22)、另一所述第一金属条(21)和另一所述第二金属条(22)依次固定连接，多个所述第一天线单元的尺寸依次增加，位于外圈的所述第一天线单元的尺寸大于位于内圈的所述第一天线单元的尺寸，位于最内圈的所述第一金属条(21)与所述连接单元(1)连接，相邻的两个所述第一天线单元首尾相连，以使多个所述第一天线单元形成螺旋形状；

第二天线单元，所述第二天线单元包括两个第三金属条(31)、第四金属条(32)和第五金属条(33)，所述第三金属条(31)呈四分之一圆环形，所述第四金属条(32)呈L形，所述第五金属条(33)呈直线形，其一所述第三金属条(31)、所述第四金属条(32)、另一所述第三金属条(31)和所述第五金属条(33)依次固定连接，所述第三金属条(31)与最外圈的所述第二金属条(22)固定连接。

2.根据权利要求1所述的天线结构，其特征在于，还包括电路板(5)，所述螺旋形结构固定设置于所述电路板(5)。

3.根据权利要求2所述的天线结构，其特征在于，所述电路板(5)的中心设置有馈电点(4)，所述连接单元(1)的一端连接于所述馈电点(4)。

4.根据权利要求2所述的天线结构，其特征在于，所述电路板(5)呈正方形。

5.根据权利要求2所述的天线结构，其特征在于，所述电路板(5)的边长为10cm-20cm。

6.根据权利要求2所述的天线结构，其特征在于，所述第二金属条(22)由两个呈直线形且相互垂直的片条组成，所述第二金属条(22)的其一所述片条与所述电路板(5)的第一边平行，所述第二金属条(22)的另一所述片条与所述电路板(5)的第二边平行，所述第四金属条(32)由两个呈直线形且相互垂直的片条组成，所述第四金属条(32)的其一所述片条与所述第一边平行，所述第四金属条(32)的另一所述片条与所述第二边平行，所述第五金属条(33)与所述第一边平行，所述第一边与所述第二边垂直。

7.根据权利要求6所述的天线结构，其特征在于，所述连接单元(1)与所述第一边平行。

8.根据权利要求1所述的天线结构，其特征在于，所述螺旋形结构为一体成型结构。

9.根据权利要求1所述的天线结构，其特征在于，所述连接单元(1)、所述第一金属条(21)、所述第二金属条(22)、第三金属条(31)、第四金属条(32)和第五金属条(33)的宽度均为1mm-3mm。

10.根据权利要求1所述的天线结构，其特征在于，所述第一天线单元的个数为9-19个。

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