盘锥天线的制作方法

文档序号:7086654阅读:672来源:国知局
盘锥天线的制作方法
【专利摘要】一种盘锥天线,用于敞开式变电站超高频法局部放电定位,包括导体圆盘、导体锥体和天线馈线;导体圆盘和导体锥体分别作为天线辐射体的两极,接收和发射无线电波,导体锥体包括贴片单元、馈电连接单元和高频单元三部分,贴片单元设计成圆锥对数螺旋曲线结构,形成垂直极化全向天线,减小了波瓣宽度,增大了增益高度,加宽了频带宽度。
【专利说明】盘锥天线

【技术领域】
[0001]本实用新型属于电力设备局部放电检测【技术领域】,特别是涉及一种盘锥天线。

【背景技术】
[0002]电力系统是将自然界的一次能源通过发电动力装置转化成电能的系统,是国民经济的重要支撑,所以,保持电网的稳定非常重要。对于敞开式变电站,站内的任何高压设备均可能发生局部放电的现象,因此,有效的检测、监控电力设备局部放电从而避免设备故障成为保障电网稳定性的重要手段。
[0003]目前,常规的电力设备局部放电检测方法采用脉冲电流法,其基本原理是:电力设备在加压情况下发生局部放电时,两端会产生一个瞬时的电压变化,此时如果经过一个耦合电容耦合到一个检测阻抗上,回路中就会产生一个脉冲电流,将该脉冲电流流经检测阻抗产生的脉冲电压予以采集、放大和显示处理,就可测定局部放电基本量;而脉冲电流法在线监测较困难,灵敏度受运行设备的影响较大。现在较常用到的局部放电检测方法是超高频法,在发生局部放电时绝缘体内气泡放电禅僧的脉冲信号上升时间很短,大约0.35-3ns,脉宽l-5ns,因此局部放电产生的电磁脉冲信号频带应当在数百MHz以上。而变电站中由线路电晕、载波通信、无线电广播等产生的背景噪声频率通常在几MHz左右,基于超高频法的局部放电监测系统带宽可达数百MHz到上GHz,灵敏度高,可以有效避免低频段噪声的影响,且能实现非接触式测量,对一次设备影响较小。
[0004]但是,现有的用于检测局部放电的天线主要安装在单台设备的内部或者表面,限制了天线的频带宽度和增益效果,影响了天线的灵敏度。


【发明内容】

[0005]基于此,本实用新型在于克服现有技术限制了天线的频带宽度和增益效果,影响天线灵敏度的缺陷,提供一种盘锥天线。
[0006]一种盘锥天线,用于敞开式变电站超高频法局部放电定位,包括:
[0007]导体圆盘,以所述导体圆盘为天线辐射体的一极;
[0008]导体锥体,呈锥状,以所述导体锥体为天线辐射体的另一极,包括贴片单元及分别设置于所述贴片单元两端的馈电连接单元和高频单元,所述高频单元设置于靠近所述导体圆盘的一侧,且以所述高频单元作为所述导体锥体的顶部,所述贴片单元为圆锥对数螺旋曲线结构,所述高频单元所在面为所述贴片单元的包络面;
[0009]绝缘支撑件,支撑所述导体锥体,所述绝缘支撑件一端固定于所述导体圆盘,另一端抵靠所述高频单元;
[0010]天线馈线,其一端连接所述高频单元远离贴片单元的一端。
[0011]在其中一个实施例中,所述贴片单元为双臂对称对数螺旋曲线结构,且所述双臂对称的对数螺旋曲线结构的偏转角为90度。
[0012]在其中一个实施例中,所述对数螺旋曲线的函数表示为:r = ,其中,A为所述导体锥体螺旋的起始半径,a = In (Rex)/(2 π ),Rex为所述对数螺旋曲线的膨胀系数,Φ为所述对数螺旋曲线的偏转角。
[0013]在其中一个实施例中,所述天线馈线为同轴电缆,包括内导体和外导体,所述内导体的一端连接所述高频单元,并穿过导体圆盘,所述外导体的一端连接所述导体圆盘。
[0014]在其中一个实施例中,所述贴片单元包括与高频单元连接的第一端和与馈电连接单元连接的第二端,所述贴片单元第一端的开口半径为5.95毫米,所述贴片单元第二端的开口半径为60毫米,所述贴片单元的高度为92毫米。
[0015]在其中一个实施例中,所述绝缘支撑件包括3个相互间隔120度的圆柱结构,所述圆柱一端固定于所述导体圆盘,另一端抵靠所述高频单元。
[0016]在其中一个实施例中,所述盘锥天线检测局部放电的超高频频带范围为0.3GHz-l.5GHz。
[0017]上述盘锥天线,导体圆盘和导体锥体分别作为天线辐射体的两极,接收和发射无线电波,导体锥体包括贴片单元、馈电连接单元和高频单元,贴片单元设计成圆锥对数螺旋曲线结构,形成垂直极化全向天线,减小了波瓣宽度,增大了增益高度,加宽了频带宽度。

【专利附图】

【附图说明】
[0018]图1是本实用新型较佳实施例中盘锥天线的结构示意图;
[0019]图2是图1所示盘锥天线导体锥体的另一视角结构示意图;
[0020]图3是图1所示盘锥天线驻波比随频率的变化示意图;
[0021]图4是图1所示盘锥天线在0.5GHz下的E面辐射增益示意图;
[0022]图5是图1所示盘锥天线在1.0GHz下的E面辐射增益示意图;
[0023]图6是图1所示盘锥天线在1.5GHz下的E面辐射增益示意图。
[0024]附图标记说明:
[0025]100.盘锥天线,110.导体圆盘,120.导体锥体,122.贴片单元,124.馈电连接单元,126.高频单元,130.天线馈线,132.内导体,134.外导体,140.绝缘支撑件。

【具体实施方式】
[0026]为了便于理解本实用新型,下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳实施例。但是,本实用新型可以以许多不同的形式来实现,并不限于本文所描述的实施例。相反地,提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。
[0027]需要说明的是,当元件被称为“固定于”另一个元件,它可以直接在另一个元件上或者也可以存在两者之间的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件,它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在两者之间的元件。
[0028]除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的【技术领域】的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
[0029]下面结合附图对本实用新型做进一步说明:
[0030]如图1、图2所示,一种盘锥天线100,用于敞开式变电站超高频法局部放电定位,包括导体圆盘110、导体锥体120、天线馈线130和绝缘支撑件140。
[0031 ] 导体圆盘110,以金属为导体,形成金属圆盘;导体圆盘110的直径可以是40-80mm,导体圆盘110的厚度可以是1mm,分别以导体圆盘110和导体锥体120作为天线辐射体的两极,完成接收、发射无线电波。可以理解,导体圆盘110中心开设有通孔,可供天线馈线130穿过导体圆盘110连接导体锥体120。
[0032]导体锥体120,呈锥状,其包括贴片单元122及分别设置于贴片单元122两端的馈电连接单元124和高频单元126,高频单元126设置于靠近导体圆盘110的一侧,且以高频单元126作为导体锥体120的顶部。贴片单元122为圆锥对数螺旋曲线结构。高频单元126所在面为贴片单元122的包络面。
[0033]馈电连接单元124为外表面为圆台状的圆环状结构,圆环一侧连接贴片单元122,且与贴片单元122连接的一侧开口半径与贴片单元122的最大半径相当,具体地,馈电连接单元124与贴片单元122连接的一侧开口半径为60毫米。
[0034]高频单元126为锥体状,以锥体状的高频单元126作为导体锥体120的尖端,且高频单元126的最大半径与贴片单元122的最小半径相当,具体地,高频单元126与贴片单元122连接的端部开口半径,即其最大半径,为5.95毫米。贴片单元122包括与高频单元126连接的第一端和与馈电连接单元124连接的第二端。贴片单元122从第一端以螺旋曲线的方式向外扩张、向上伸展,到第二端达到最大直径。本具体实施例中,贴片单元122的第一端的开口半径为5.95毫米,贴片单元122第二端的开口半径为60毫米,贴片单元122的高度为92毫米;导体锥体120整体的体积小,便于安装,而且,对数螺旋曲线结构可使信号的传播均匀。
[0035]进一步的,贴片单元122为双臂对称对数螺旋曲线结构,两条臂相互交错螺旋扩张和伸展,而且,贴片单元122采用的双臂对称的对数螺旋曲线结构的偏转角度为90度;此结构有利于增大带宽宽度和增益高度,提高了盘锥天线100的灵敏度;而且,盘锥天线100在低频部分的驻波比较低,从而保证了发射传输给盘锥天线100的电波反射较小,发射率较闻。
[0036]如图2所示,本实施例中,对数螺旋曲线的参数方程为:r = ,其中,为导体锥体120螺旋的起始半径,a = In (Rex)/(2 π ),Rex为对数螺旋曲线的膨胀系数,Φ为对数螺旋曲线的偏转角;根据此方程即可知道对数螺旋曲线运行规律。可以理解,对数螺旋曲线的膨胀系数Rex = 10.2,对数螺旋曲线的偏转角Φ = 90°。
[0037]如图3所示,本实施例中,盘锥天线检测局部放电的超高频频带范围为0.3GHz-l.5GHz,在0.3GHz-l.5GHz的频率范围内,驻波比基本在1_4之间浮动,保证发射率在60%以上。
[0038]如图4所示,在其中一个实施例中,当频率为0.5Hz时,在0° -360°的范围内,波瓣小,增益大。
[0039]如图5所示,在其中一个实施例中,当频率为1.0Hz时,在0° -360°的范围内,波瓣小,增益大。
[0040]如图6所示,在其中一个实施例中,当频率为1.5Hz时,在0° -360°的范围内,波瓣小,增益大。
[0041]天线馈线130,其一端连接高频单元126远离贴片单元122的一端,天线馈线130穿过导体圆盘110并与导体圆盘110固定,构成发射频信号传输通道,能有效地传送天线接收的信号。进一步的,天线馈线130为同轴电缆,且阻抗通常为50欧姆。天线馈线130包括内导体132和外导体134,内导体132的一端连接高频单元126,并穿过导体圆盘110,外导体134的一端连接导体圆盘110 ;因为天线馈线130设有金属屏蔽层,抗干扰能力好,传输损耗小。
[0042]绝缘支撑件140,起到支撑导体锥体120的作用,绝缘支撑件140 —端固定于导体圆盘110,另一端抵靠高频单元126 ;于是,扩大了受力支撑面,高频单元126可将受到的压力分散于绝缘支撑件140。进一步的,绝缘支撑件140包括3个相互间隔120度的圆柱结构,圆柱一端固定于导体圆盘110,另一端抵靠高频单元126,形成稳定的三角形受力结构。可以理解,绝缘支撑件140还可以是中空的柱状体,绝缘支撑件140套设于高频单元126。
[0043]上述盘锥天线100,导体圆盘110和导体锥体120分别作为天线辐射体的两极,接收和发射无线电波,导体锥体120包括贴片单元122、馈电连接单元124和高频单元126,贴片单元122设计成圆锥对数螺旋曲线结构,形成垂直极化全向天线,减小了波瓣宽度,增大了增益高度,加宽了频带宽度。
[0044]以上所述实施例仅表达了本实用新型的【具体实施方式】,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本实用新型构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本实用新型的保护范围。
【权利要求】
1.一种盘锥天线,用于敞开式变电站超高频法局部放电定位,其特征在于,包括: 导体圆盘,以所述导体圆盘为天线辐射体的一极; 导体锥体,呈锥状,以所述导体锥体为天线辐射体的另一极,包括贴片单元及分别设置于所述贴片单元两端的馈电连接单元和高频单元,所述高频单元设置于靠近所述导体圆盘的一侧,且以所述高频单元作为所述导体锥体的顶部,所述贴片单元为圆锥对数螺旋曲线结构,所述高频单元所在面为所述贴片单元的包络面; 绝缘支撑件,支撑所述导体锥体,所述绝缘支撑件一端固定于所述导体圆盘,另一端抵靠所述高频单元; 天线馈线,其一端连接所述高频单元远离贴片单元的一端。
2.根据权利要求1所述的盘锥天线,其特征在于,所述贴片单元为双臂对称对数螺旋曲线结构,且所述双臂对称的对数螺旋曲线结构的偏转角为90度。
3.根据权利要求2所述的盘锥天线,其特征在于,所述对数螺旋曲线的函数表示为:r=r0ea4,,其中,A为所述导体锥体螺旋的起始半径,a = In (Rex) / (2 π ),Rex为所述对数螺旋曲线的膨胀系数,Φ为所述对数螺旋曲线的偏转角。
4.根据权利要求2所述的盘锥天线,其特征在于,所述天线馈线为同轴电缆,包括内导体和外导体,所述内导体的一端连接所述高频单元,并穿过导体圆盘,所述外导体的一端连接所述导体圆盘。
5.根据权利要求2所述的盘锥天线,其特征在于,所述贴片单元包括与高频单元连接的第一端和与馈电连接单元连接的第二端,所述贴片单元第一端的开口半径为5.95毫米,所述贴片单元第二端的开口半径为60毫米,所述贴片单元的高度为92毫米。
6.根据权利要求1所述的盘锥天线,其特征在于,所述绝缘支撑件包括3个相互间隔120度的圆柱结构,所述圆柱一端固定于所述导体圆盘,另一端抵靠所述高频单元。
7.根据权利要求1?6任意一项所述的盘锥天线,其特征在于,所述盘锥天线检测局部放电的超高频频带范围为0.3GHz-l.5GHzο
【文档编号】H01Q1/36GK204088560SQ201420464420
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年8月15日 优先权日:2014年8月15日
【发明者】王红斌, 高雅, 朱文俊, 吴昊, 李峰, 罗颖婷, 黄勇, 叶海峰, 任振宇 申请人:广东电网公司电力科学研究院, 武汉锐特星科技有限公司
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