GIS局部放电检测用小型化平面螺旋天线研究

随着变电站中气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)的广泛应用,局部放电检测逐渐成为发现故障隐患的重要手段。基于超高频(UHF)局部放电的检测原理,设计了一种工作于UHF频段的小型化天线。该天线基于传统阿基米德平面螺旋天线,利用一种振幅随着幅角线性增加的新型正弦波加载方式对天线进行进一步的小型化处理。通过HFSS软件进行仿真和试验验证,结果表明该天线在端口性能、方向性能以及增益等方面均满足局部放电检测的要求;同时天线尺寸较小,使用时易于安装,后续在GIS设备局部放电现场检测中有较大应用前景。

一种宽带高增益圆极化超表面天线

提出了一种基于超表面的宽带高增益圆极化天线。首先,采用改进的平面螺旋天线作为馈源,螺旋臂宽先增大后减小,既紧密缠绕又缩短了臂长,提升了圆极化性能的同时,缩减了天线的尺寸;然后,设计了一种宽带单层的超材料单元结构,其相位调控范围可达360°,通过周期性排布将其组成反射超表面;最后,将馈源放置在反射面的焦点处,实现高增益天线整体设计。实验结果表明,所提出的天线最高增益可达23.2 dBic,3 dB增益带宽为44%(4.8~7.5 GHz),该频段内阻抗匹配良好(驻波比小于1.5)且满足圆极化特性(轴比小于3 dB),实测结果与仿真结果一致性较好。该天线方向性图稳定,实现了电磁能量的聚集。

面向航天器表面静电放电检测的柔性天线传感器设计

航天器在轨运行时其表面会与空间等离子体和高能电子相互作用而产生静电放电(ESD)效应,威胁航天器在轨安全。文章基于航天器静电放电产生的电磁脉冲信号频谱特性,设计一种柔性平面等角螺旋天线与阿基米德螺旋天线相结合的柔性天线传感器,其电磁脉冲感知本体直径为144 mm,厚度为0.35 mm。ANSYS HFSS软件的仿真结果表明:在天线弯曲半径分别为0和150 mm条件下,在50 MHz~3 GHz频带,电压驻波比(VSWR)均小于2,说明天线辐射性良好。对柔性天线传感器的ESD检测性能进行实测,结果表明该柔性天线传感器在弯曲前后均能有效接收到电磁辐射脉冲信号。该研究可用于航天器静电放电检测,具有实际工程意义。

用于变压器局部放电检测的超高频

传统的局部放电检测方法,由于测量频带窄、抗干扰能力差、信息量少,已经不能满足变压器局部放电检测(特别是在线检测)的需要,因此,近年来提出的超高频检测技术得到了较快的发展.根据GIS中超高频检测的经验,并结合变压器的结构和放电特性,该文研制了一种宽带超高频传感器,其有效带宽为500～1500 MHz.用天线理论对该传感器的特性加以分析并在实验室中进行了性能实测,结果表明该传感器具有良好的使用特性.该文用该传感器研究局部放电信号,在其有效频率范围内可以精确地提取放电发射的电磁信号,从而为进一步研究超高频局部放电检测技术在变压器中的应用奠定了基础.

检测GIS局部放电的小型化平面螺旋天线研究

为满足超高频检测法对天线小型化、宽频带的设计要求,设计了一种用于气体绝缘全封闭组合电器(GIS)局部放电检测的小型化平面螺旋天线。该天线是在传统阿基米德螺旋天线的基础上进行正弦波曲折化处理后,来达到小型化的目的。天线的测试结果显示在920 MHz^3 GHz频带范围内电压驻波比(VSWR)<2。天线结构简单,尺寸较小,口径为97 mm,剖面高度为51 mm;具有超宽带的特性,在工作频段内方向性良好,能够实现全向辐射。最后,在实验室搭建了测试平台,将天线和外置超高频传感器进行了局放测量效果的对比,结果表明,所设计的天线特性良好,可用于GIS局部放电检测。

小型化平面螺旋天线及其宽频带巴伦的设计

介绍一种小型化的平面螺旋天线，该天线具有很宽的频带，在频段0.95～15.20 GHz内，实测反射损耗均小于-10 dB，同时在频段1.4～10.2 GHz内有较好的圆极化辐射特性（轴比小于4 dB）.与普通平面螺旋天线比较，该天线较大程度减小了天线横向尺寸，同时通过在天线下放置一圆台背腔，有效增宽了天线3 dB波瓣宽度（达130°）.设计了一种指数渐变的微带线到双线的非平衡平衡阻抗转换巴伦，仿真和实测结果显示，天线具有良好的圆极化和宽频带特性.

特高频传感器结构参数对其幅频特性的影响

传感器是变压器特高频局放检测中的关键设备之一,阿基米德螺旋天线和平面等角螺旋天线是目前常用的特高频传感器,采用扫频法在吉赫横电磁波室内测量了一系列结构参数不同的这两种螺旋天线的幅频特性,并在空旷场地测量了它们的驻波比。测试结果表明:天线内外径尺寸对其幅频特性的影响比较明显;测试天线的驻波比小于2,能满足工程测试的要求;变压器局放检测应选用宽频带特高频传感器;平面等角螺旋天线适合应用于局放检测,阿基米德螺旋天线适合用于局放时延定位研究。

一种星载平面螺旋天线的小型化设计方法

探讨了某星载背腔式平面螺旋天线的小型化设计方法。通过螺旋线传输段进行蝶形加载;辐射段和截止段进行曲线锯齿加载;改善了螺旋天线的低频和高频特性,克服了传统阿基米德螺旋天线臂长、传输损耗大、效率低的缺点,增加了螺旋曲线的有效长度;通过合理设计天线的反射腔高度,提高了天线的增益。对背腔式平面螺旋天线各参数进行了综合优化设计,研制出了具有小型化、宽频带、高增益等特点的复合加载平面螺旋天线实物样机,并进行了测量,结果表明,所设计的天线在带宽为5∶1工作频带内具有良好的阻抗和圆极化辐射特性,与传统螺旋天线相比,天线的几何尺寸要远小于同频带的平面螺旋天线。

Ku波段新型左手材料平面天线罩

利用新型的平面左手材料做天线罩,获得窄的天线波束。首先对所需频段内的左手材料的性能进行研究。并制作出几块左手材料平面天线罩。将左手材料平面天线罩和阿基米德螺旋天线结合起来进行研究测试,探讨加入天线罩后天线方向图的变化。实验证明加入左手材料平面天线罩后,天线的波束得到汇聚,同时增益提高了5dB左右。

用于智能钥匙柜的RFID天线设计与实现

为了使13.56 MHz射频识别天线适合于智能钥匙柜应用中,对13.56 MHz PCB天线的工作原理、作用机理进行了简单的介绍,然后对应用于智能钥匙柜的13.56 MHz平面螺旋电感天线进行了理论分析计算、CST三维电磁场仿真、匹配电路仿真,最后通过矢量网络分析仪对设计的13.56 MHz射频天线进行测试,测试结果表明设计的13.56 MHz天线达到了设计的要求,能够用于智能钥匙柜识别天线中。

一种探地雷达平面螺旋天线的研究与开发

对一种用于UHF波段探地雷达的平面阿基米德螺旋天线进行了分析和研制,重点分析了腔体中不同吸波材料的设置结构对天线频率性能的影响,给出了相关特性的实测结果,并根据各种影响设计了一种体吸波结构,实测结果说明了该设置结构的有效性。给出了该天线的实测方向图,进一步说明了该天线的可靠性。

一种新型双频全向基片集成波导螺旋缝隙天线

为了实现双频带全向天线,将基片集成波导SIW技术和平面螺旋天线技术结合,实现了一种新型双频基片集成波导螺旋缝隙天线。比较了当其他条件一样时有SIW结构和没采用该结构时的天线增益:在低频段1.7 GHz^1.87 GHz增益基本一样,在高频段2.4 GHz^2.9 GHz有SIW结构时增益提高了1.1 d B^3.5 d B。仿真和测试结果表明,经优化设计后的天线在S11小于-10 d B时的工作频带为1.705 GHz^1.865 GHz和2.321 GHz^2.646 GHz。该天线在垂直于天线基板的平面内具有全向特性,具有重量轻、低剖面、高增益、易于和平面电路集成等优点。

ICP源平面微带螺旋天线参数对性能的影响

分析了平面电感耦合微波等离子体源(ICP)的基本理论,根据其等效电路设计了一个谐振频率在2.45 GHz的平面微带螺旋天线,通过建模进行仿真优化,并提出减小损耗的方法.研究发现,螺旋线圈的尺寸是影响谐振频率和Q值的关键因素.这为小功率电感耦合微波等离子体源的进一步研究提供了理论基础.

矩量法分析平面等角螺旋天线的脉冲辐射特性

对等角平面螺旋天线进行RWG边元建模,利用矩量法求天线表面电流,并进一步得到天线的输入阻抗、天线转移函数和脉冲辐射波形。研究显示:在工作频带内,天线的输入阻抗值约为自互补结构天线的输入阻抗理论值188.5Ω(满足巴比涅-布克原理[1]),即空间本征阻抗之一半,在超宽频带内,天线的转移函数具有平坦的幅频特性和较好的线性相频特性,用作脉冲辐射天线时,辐射电场波形具有高斯二次微分特性。

多模导航系统的接收天线的设计

在多模导航系统接收机中可以用一个宽带天线来覆盖所有频段,实现导航信号的共同接收。平面螺旋天线具有很宽的工作频带,在现代通信领域应用越来越广。由于在宽频带内实现匹配较难,天线效率不高,尤其低仰角增益不高,限制了其在导航系统中的应用。文中设计的平面阿基米德螺旋天线采用了自互补结构,加入了反射腔和吸收电阻,有效地改善了辐射及宽带匹配特性,并在低仰角也达到了增益要求。因此它可以作为多模导航系统的接收天线。

一种共形宽带圆极化螺旋天线的设计

为满足共形天线低剖面特性的要求,设计并制作了一种低剖面的圆极化阿基米德螺旋天线。天线利用单臂阿基米德螺旋结构实现圆极化辐射,并采用同轴探针馈电。实测结果表明,天线在2~11.4 GHz的频率范围内回波损耗小于-10 dB,轴比小于3 dB的频率范围为2.5~8.4 GHz。该天线结构简单,工作频带宽,且剖面极低,可作为多种载体的共形天线使用。

一种矿用定向天线设计

设计了一款适用于巷道类狭长受限空间的双臂平面螺旋天线。该天线由4条等角螺旋线构造的2个对称的螺悬臂组成。与传统的全向天线相比,该天线辐射的定向波束可减少无线电波在巷道壁上的反射损耗,圆极化特性可有效减弱巷道内多径效应的影响,双向辐射特性可提高辐射效率。仿真结果表明,工作在2.4GHz频段时,5圈双臂平面螺旋天线的3dB半功率波瓣宽度大于60°,增益大于4dB;10圈双臂平面螺旋天线的3dB半功率波瓣宽度为120°,增益大于6dB。

13.56MHz RFID读写器天线的设计与仿真

为提高13.56 MHz RFID读写器天线的发射效率,并使其天线在实验室易于研发和试制,对13.56 MHz RFID天线系统的工作原理进行了简要介绍,在此基础上,把13.56 MHz RFID读写器天线线圈等效为PCB平面螺旋电感,利用HFSS软件建立模型并仿真得出电感值L、品质因子Q值等参数。其仿真结果得到的电感值与理论计算值相差0.03μH,在可接受的范围内。考虑到实际天线产生的寄生电容,提出了在天线末端加开路补偿线圈的方法,避免因寄生电容产生地电流而使天线线圈的磁场强度降低,仿真结果证实了该方法的可行性。

一种新型平面阿基米德螺旋天线的分析与设计

对一种新型的平面阿基米德螺旋天线——锯齿状平面阿基米德螺旋天线进行了研究。首先给出了该天线的几何结构，介绍了其主要特点和应用领域，设计并制作了一个2．9～6．2GHz的锯齿状平面阿基米德螺旋天线。测试表明，与普通平面阿基米德螺旋天线相比，该天线能够缩小尺寸，展宽频带，很好地改善天线的低频特性。

平面等角螺旋天线阵列/树脂复合材料的吸波性能研究

研究了含平面等角螺旋天线阵列复合材料的微波吸收特性,并对天线阵列的吸波机理进行了初步的探讨。结果表明:含平面等角螺旋天线阵列复合材料的吸波性能与天线的起始半径、外半径和两臂间电阻阻值密切相关,经合理设计,吸波材料的有效带宽达6.64GHz,最大吸收峰值-19dB。