CN114678682B - 一种核电磁脉冲信号探测天线 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种核电磁脉冲信号探测天线，属于探测技术领域，由上圆形导电板、下圆形导电板、支撑梁，导电环、BNC头及导线组成；上圆形导电板和下圆形导电板通过支撑梁连接；支撑梁含有若干个横梁和若干个竖梁，各竖梁四周包有导电环；BNC头固定安装在下圆形导电板，BNC头尾部连接导线一端，导线的另一端连接下圆形导电板的导线连接口上，通过导电环与上圆形导电板导通。该天线具有结构紧凑、灵敏度高、抗饱和能力强特点。

Description

一种核电磁脉冲信号探测天线
技术领域
本发明属于探测技术领域，更具体地，涉及一种核电磁脉冲信号探测天线，针对产生的核电磁脉冲信号，通过探测天线将此信号转换为电磁脉冲电压信号，为后续核电磁脉冲信号电路判别提供判别信号源。
背景技术
从第一枚核炸弹爆炸成功，探测设备也随之诞生，根据不同的产物和探测需求，探测可以采用相应的探测方法，常见的特性产物有光辐射、核电磁脉冲、冲击波等。其中基于核电磁脉冲信号探测的天线几何形状和几何尺寸随使用的目的和使用环境不同而各异，用于核电磁脉冲测量的天线归纳为三种，平行板天线、鞭状天线和环形天线。其中平行板天线具有良好的灵敏度，较高的抗饱和能力；鞭状天线灵敏度符合要求，但抗饱和能力差，易受干扰影响；环形天线灵敏度低，不宜采用。综合考虑，采用平行板天线方案，但天线的最佳几何尺寸设计是影响使用的重要因素，因此有必要针对核电磁脉冲信号探测天线设计。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供一种适应好的核电磁脉冲信号探测天线，以克服现有天线的不足，该天线具有结构紧凑、灵敏度高、抗饱和能力强特点。
为实现上述目的，本发明提供了一种核电磁脉冲信号探测天线，包括：上圆形导电板、下圆形导电板、支撑梁，导电环、BNC头及导线；
所述上圆形导电板和所述下圆形导电板通过所述支撑梁连接；
所述支撑梁含有若干个横梁和若干个竖梁，各所述竖梁四周包有所述导电环；
所述BNC头固定安装在所述下圆形导电板，所述BNC头尾部连接所述导线一端，所述导线的另一端连接所述下圆形导电板的导线连接口上，通过所述导电环与所述上圆形导电板导通。
在一些可选的实施方案中，所述支撑梁包含2个横梁和4个竖梁，其中，2个横梁交叉连接，形成十字状，所述十字状横梁靠近所述上圆形导电板，4个竖梁一端固定在横梁的端口上。
在一些可选的实施方案中，所述横梁四周包有铜薄纸，并在横梁与竖梁连接处留有缺口，形成一个有缺口的导电环。
在一些可选的实施方案中，所述上圆形导电板、所述下圆形导电板和所述支撑梁通过螺钉进行连接。
在一些可选的实施方案中，在核电磁脉冲信号形成的电场中所述上圆形导电板和所述下圆形导电板形成了一个平板电容C1，且所述上圆形导电板和所述下圆形导电板与支撑梁产生一个天线感应电压Ei Li，其中平板电容C1和天线感应电压Ei Li通过所述导电环和所述导线经所述BNC头输出探测信号U0。
在一些可选的实施方案中，其中，Ei表示垂直上圆形导电板和下圆形导电板的电场，Li表示竖梁的长度，上圆形导电板和下圆形导电板半径相同，r表示上圆形导电板和下圆形导电板的半径，ε表示支撑梁的介质电常数，C2表示负载放大电路电容，R表示负载输入电阻。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
本发明中的天线通过上、下圆形导电板和支撑梁，导电环、BNC头、导线等组成平行板电容C1和天线感应电压EiLi，与负载放大电路电容C2和输入电阻R组成等效电路，针对核电磁脉冲场强大、电磁脉冲前沿从几十纳秒至几微秒，其频谱从几十赫兹到几百兆赫兹的特点，设计天线具有宽的频带响应和高的动态范围。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种探测天线结构示意图；
图2是本发明实施例提供的一种探测天线等效电路示意图；
图3是本发明实施例提供的一种支撑梁示意图，其中，上图表示横梁、导电环和竖梁结构，下图表示横梁和导电环结构；
图4是本发明实施例提供的一种上圆形导电板和下圆形导电板示意图，其中，上图表示上圆形导电板，下图表示下圆形导电板；
图5是本发明实施例提供的一种导电环示意图；
其中，1－上圆形导电板、2－螺钉组合、3－支撑梁、4－下圆形导电板、5－导线、6－BNC头、31－横梁、32－导电环、33－竖梁。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
如图1所示，一种核电磁脉冲信号探测天线，包括：上圆形导电板1、下圆形导电板4、支撑梁3、导电环32、BNC头6及导线5等组成；
上圆形导电板1、下圆形导电板4和支撑梁3通过螺钉2连接；
支撑梁3含有2个横梁31和4个竖梁33；
竖梁33四周包有导电环32；
BNC头6固定安装在下圆形导电板4；
BNC头6尾部连接导线5一端，导线5的另一端连接下圆形导电板4的导线连接口上，通过导电环32与上圆形导电板1导通。
工作时，其等效电路如图2所示，在核电磁脉冲信号形成的电场中上圆形导电板、下圆形导电板形成了一个平板电容C1，且上、下圆形导电板与支撑梁产生一个天线感应电压Ei Li，其中平板电容C1和天线感应电压Ei Li通过导电环和导线经BNC头输出探测信号U0。
则有：
其中，Ei表示垂直上、下圆形导电板电场；
Li表示竖梁的长度；
r表示上、下圆形导电板的半径；
ε表示支撑梁的介质电常数；
当R与(C1+C2)的乘积足够大时，天线输出波形与电场波形成正比，可使得天线输出波形基本与电场波形一致。
则公式(2)有：
天线负载阻抗设计值R为MΩ级。通过公式(1)和(3)，则有：
r取值范围为100～1000mm；Li的取值范围为10～100mm，满足波形保真的设计要求。
如图4所示，上、下圆形导电板中的阴影部分为环氧板区，即不导电部分；其中，上、下圆形导电板外围有8个定位圆孔，定位圆孔与支撑梁通过螺钉连接；下圆形导电板留有导线连接口和BNC连接口。
如图3所示，支撑梁包含2个横梁和4个竖梁，其中，2个横梁交叉连接，形成“十”字状；“十”字状横梁靠近上圆形导电板；4个竖梁一端通过胶水固定在横梁的端口上。
如图5所示，横梁四周包有铜薄纸，并在横梁与竖梁连接处留有缺口，形成一个有缺口的导电环；
BNC接头穿过在下圆形导电板连接孔上，通过螺纹锁紧，BNC接头尾部锡焊有导线一端，导线的另外一端锡焊在下圆形导电板的导线连接口上，通过导电环与上圆形板导通。
需要指出，根据实施的需要，可将本申请中描述的各个步骤/部件拆分为更多步骤/部件，也可将两个或多个步骤/部件或者步骤/部件的部分操作组合成新的步骤/部件，以实现本发明的目的。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种核电磁脉冲信号探测天线，其特征在于，包括：上圆形导电板、下圆形导电板、支撑梁，导电环、BNC头及导线；
所述上圆形导电板和所述下圆形导电板通过所述支撑梁连接；
所述支撑梁含有若干个横梁和若干个竖梁，各所述竖梁四周包有所述导电环；
所述BNC头固定安装在所述下圆形导电板，所述BNC头尾部连接所述导线一端，所述导线的另一端连接所述下圆形导电板的导线连接口上，通过所述导电环与所述上圆形导电板导通。
2.根据权利要求1所述的探测天线，其特征在于，所述支撑梁包含2个横梁和4个竖梁，其中，2个横梁交叉连接，形成十字状，所述十字状横梁靠近所述上圆形导电板，4个竖梁一端固定在横梁的端口上。
3.根据权利要求2所述的探测天线，其特征在于，所述横梁四周包有铜薄纸，并在横梁与竖梁连接处留有缺口，形成一个有缺口的导电环。
4.根据权利要求3所述的探测天线，其特征在于，所述上圆形导电板、所述下圆形导电板和所述支撑梁通过螺钉进行连接。
5.根据权利要求4所述的探测天线，其特征在于，在核电磁脉冲信号形成的电场中所述上圆形导电板和所述下圆形导电板形成了一个平板电容C1，且所述上圆形导电板和所述下圆形导电板与支撑梁产生一个天线感应电压Ei Li，其中平板电容C1和天线感应电压Ei Li通过所述导电环和所述导线经所述BNC头输出探测信号U0，Ei表示垂直上圆形导电板和下圆形导电板的电场，Li表示竖梁的长度。
6.根据权利要求5所述的探测天线，其特征在于， 其中，Ei表示垂直上圆形导电板和下圆形导电板的电场，Li表示竖梁的长度，上圆形导电板和下圆形导电板半径相同，r表示上圆形导电板和下圆形导电板的半径，ε表示支撑梁的介质电常数，C2表示负载放大电路电容，R表示负载输入电阻。
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