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。

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.

曲线分段的矩量法分析阿基米德平面螺旋天线

从混合位积分方程出发，采用矩量法结合曲线分段的三角基函数和脉冲检验函数分析了阿基米德平面螺旋天线，给出了输入阻抗，电流分布以及辐射方向图结果。从曲线形式的海伦积分方程出发结合折线分段的脉冲基函数点匹配法比较结果与文献[2～4]十分吻合。由于采用了曲线分段，在相同分段数情况下其结果的精度将比采用折线分段的高。

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。

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。

检测GIS局部放电的矩形平面螺旋天线研究

相比脉冲电流法,超高频法更适用于在线监测中检测局部放电信号。为此,设计了一种用于气体绝缘组合电器(GIS)局部放电检测的外置矩形平面螺旋天线传感器。该传感器可方便地从盆式绝缘子处接收局部放电产生的电磁泄漏信号,并能有效抑制周围空间低频电磁干扰。同时,采用矩形平面螺旋、终端蝶形振子加载、金属背腔等技术手段,既满足了天线小型化的要求,又能得到较好的驻波比特性。理论计算和实验室实测特性数据表明,该宽带天线在超高频(UHF)频段内,有较好的检测性能,并具有多频段选择特性。

一种大功率平面螺旋天线的设计

对一种大功率平面螺旋天线的形式的选取及设计方法进行了探讨。通过选取耐热性能较好的聚四氟乙烯基板作为螺旋线印制基板,加大平面螺旋天线馈电点间距及其传导散热面积,加宽天线辐射段的线宽,提升了天线的功率容量;通过合理设计天线螺旋角、腔体高度,提高了天线的增益;利用外锥式渐变线馈电实现了天线的平衡馈电及阻抗匹配。对背腔式平面螺旋天线各参数进行了综合优化设计,研制出了具有大功率、低剖面、宽频带、高增益等特点的平面螺旋天线实物样机。测量结果表明,研制出的天线在2:1的工作频带内可以承受200W功率,并且具有良好的阻抗和辐射特性。

一种方形平面螺旋天线面的仿真设计

介绍了一种方形阿基米德平面螺旋天线,与圆形阿基米德平面螺旋天线相似,它同样具有超宽频带工作特性;不仅如此,在相同尺寸下,它能工作于更低的频率。介绍了这种天线的一般设计方法,并对其两种改进形式进行了分析和设计,最后得到了一个可工作于1GHz^18GHz的正方形平面螺旋天线,其尺寸仅为18mm×18mm。

基于RWG基函数的平面螺旋天线建模及仿真研究

首先对平面螺旋天线的特性进行了分析,简单介绍了RWG基函数,通过RWG边元对平面模螺旋天线进行建模,利用数值计算软件Matlab在200 MHZ-18 GHz的范围内对平面模螺旋天线的特性进行仿真,得到了比较理想的阻抗特性曲线、辐射强度分布和增益波瓣图,通过分析可得当频率超过2.5 GHz后功率与输入阻抗保持平稳,在频率大约为10.5 GHz时取得最大增益为6.13 dB。

平面螺旋天线及其宽频带巴伦的设计

研究了平面等角螺旋天线设计方法。该天线采用渐变线宽带巴伦馈电,实现了不平衡馈电到平衡馈电的转换,使得在整个频段内的反射损耗小于-10dB。同时通过在天线一侧设置圆台背腔,实现了天线非频变的单向辐射特性,其增益达7.5dBi。仿真及测试结果显示,该天线具有良好的驻波比及宽频带辐射特性,满足实际使用要求。

关于阿基米德平面螺旋天线辐射特性的研究

为了研究阿基米德平面螺旋天线的辐射特性,本文对天线有效辐射区进行了仿真计算并打破互补结构,尝试调整螺旋线间距和宽度等参数。天线有效辐射区是与频率有关的环形区域,频率越高时环的半径越小。基于有效辐射区,通过改变螺旋线宽度和间距研究天线驻波和增益的变化趋势。螺旋线间距和宽度均对驻波影响较大,间距越大时天线驻波越大,螺旋线宽度越大时驻波性能越好,两种参数改变时对增益影响较小。因此可通过参数优化实现所需频段的平面螺旋天线设计。

加载介质透镜的超宽带平面螺旋天线设计

针对乳腺癌检测、成像等医疗领域对天线高增益及宽频带的需求,研究设计了一款加载介质透镜的超宽带平面螺旋天线。该天线采用双臂平面阿基米德螺旋天线作为辐射单元,在辐射臂外围间隔一定距离处加载金属圆环以改善驻波性能,并由指数渐变式微带巴伦作为馈电结构。天线顶部加载介质透镜,底部设置金属圆台形反射背板,实现了调整波束形状和提高天线增益的目的。加装圆柱形天线罩后天线高度约为87.53 mm,直径约为46.50 mm。仿真结果显示,天线在3~12 GHz工作频带内回波损耗小于-10 dB,辐射方向图呈现良好的定向辐射特性,实测结果与仿真结果基本一致。

平面螺旋天线小型化研究

由于在超宽频带范围内具有良好的圆极化特性,平面螺旋天线在现代通信领域的应用越来越广泛,但是其在低频工作时的大尺寸决定平面螺旋天线在未来的应用中必须实现小型化。平面螺旋天线的小型化分为口径面积的小型化和剖面的小型化。本文归纳总结了前人在平面螺旋天线小型化方面的方式方法与我们在这方面的创新研究。口径面积的小型化方面,设计了正弦波曲折臂阿基米德螺旋天线、复合式平面螺旋天线及自补特性不变的臂宽渐削式阿基米德螺旋天线,分别获得63.6%、73.2%和73.1%的口径面积小型化。在剖面小型化方面,从一个全新的角度出发,解决了平面螺旋天线低剖面设计中面临的馈线长度问题,设计了低输入阻抗的平面螺旋结构及其相应的小型化结构,这两种结构在端口阻抗设为75Ω和50Ω时可获得较好的宽带匹配,它们的剖面深度分别是各自最大工作波长的15%和2.7%。

飞机垂尾上的平面螺旋天线辐射特性研究

本文分析计算了飞机垂直尾翼上安装的平面阿基米德螺旋天线的辐射方向图。对单个平面阿螺天线远区辐射方向图采用矩量法,而考虑垂尾对天线辐射的影响时,则采用几何绕射理论进行分析。本文所得结果与有关文献完全一致,且与缩比模型实测结果比较符合。

平面螺旋天线的变形探讨

平面螺旋天线虽然具有频带宽、体积小、主瓣宽、易封装等特点,但是在具体应用中常常不能适应实际的需要.为既能保证平面螺旋天线的特点,又能满足实际的需要,采用了变形的概念和方法.试验证明,经过变形,能有效地改善螺旋天线的辐射特性,从而增加螺旋天线的应用范围.

自补型阿基米德平面螺旋天线的设计与分析

阿基米德平面螺旋天线是一种可用在 L 波段、C波段或更高波段的宽频带天线 ,在驻波比小于 2 .5 :1时 ,带宽可达到 4 0 :1,但其效率却不到 4 0 %。当效率提高时 ,带宽又只有 2 :1左右。文中介绍一种自补型阿基米德平面螺旋天线 ,它的效率较普通阿基米德平面螺旋天线高出约一倍 。

GPSAR平面螺旋天线群延迟特性分析

在地表穿透合成孔径雷达工作过程中,为了利用平面螺旋天线进行成像,必须对影响成像质量的色散问题进行补偿。文中对阿基米德平面螺旋天线的固有延迟特性进行了分析,并根据自身几何结构特性推导出了该天线固有群延迟的估计公式。计算结果与测试结果基本一致验证了天线固有群延迟估计的可行性和有效性。

基于直写技术的平面螺旋天线的研究

提出了一种利用直写(direct writing)技术制造具有规定电学性能的平面螺旋天线的方法.首先介绍了实验设备的构成和制造方法,然后在线宽实验的基础上制作了具有一定电感值的平面螺旋天线,并理论计算和实际测量了天线的电感值,结果显示理论计算得到的电感值在实际测量值范围内.将天线与芯片连接后,通过阅读器测试显示天线可以正常工作,说明在实验设备条件下可利用直写技术制作平面螺旋天线.

平面螺旋天线综述

本文通过分析平面螺旋天线的基本原理,得出了平面螺旋辐射器和腔体固有的影响频带宽度和加工难度的因素,提出了改进措施和设想,为其他从事平面螺旋天线研究的人员提供非常有益的帮助。