一种线圈式雷电波天线的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及雷电波测量技术领域，尤其涉及一种基于电磁波原理的线圈式雷电波天线。
【背景技术】
[0002]雷电灾害是一种不可忽视的自然灾害。对现代的工业生产及生活都会产生严重的破坏作用。雷电往往产生于对流性天气过程。当大气层内产生强烈对流，云梯就会带电。当云内或云地间的电场强度达到一定程度后就要发生放电。放电过程会产生很强且频段很宽的电磁辐射，这使得雷电的监测与预警成为可能。
[0003]目前，对雷电的直接检测与预警主要采用的是甚低频(VLF/LF)雷电波采集装置、甚高频(VHF/HF)雷电波采集装置和大气电场仪，其中VLF/LF主要对闪电过程中的放电进行测量，可以方便的判断当前雷击的强度等信息。VHF/HF主要采用干涉法进行闪电定位。大气电场仪则是监测由雷雨云中电荷产生的大气电场强度及其变化，了解雷雨云电荷的积累程度和发展趋势。进行雷电预警的装备主要是采用VLF/LF和大气电场仪。其中大气电场仪根据静电效应监测雷雨云。在烟尘、大雾和风沙天气条件下，无法识别监测到的感应电荷是否来自雷雨云，从而会出现虚报。同时大气电场仪的使用寿命低且成本较高，因此VLF/LF的方法具有更高的应用价值。
[0004]目前VLF/LF雷电波采集装置中主要采用的是线圈式天线以及铁电棒式天线。线圈式天线为环状，其直径与雷电波在大气中传播的波长相关，通常在1-10米区间内。这种大尺寸的天线极大的限制了线圈式天线的应用。铁电棒式天线为细长圆柱体，截面直径为l-2cm，长度为15-25cm。为了能够接受来自360度全角度的雷电波，通常需要采用四根铁电棒式天线。这样虽然在尺寸上已大幅降低，但由于价格较高，铁电棒式天线在使用上仍然受到了限制。
【实用新型内容】
[0005]发明目的:本实用新型的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种新型线圈式雷电波天线。该天线大幅降低了传统线圈式天线的尺寸，同时可以有效接收来自360度全角度的雷电波信号。
[0006]技术方案:本实用新型给出一种线圈式雷电波天线，该天线包括:位于天线盒外的线圈环以及位于天线盒内的耦合器和天线适配电路，其中，所述耦合器包括一次线圈、一绝缘管以及一电感器，所述的一次线圈从绝缘管中心穿过，并固定在绝缘管内，线圈的两端作为耦合器的两输入端，两输入端分别于所述的线圈环的两端子相连接，所述的电感器位于绝缘管外侧，电感器的两管脚分别作为耦合器的两输出端；两输出端与所述的天线适配电路相连接。
[0007]进一步，所述的线圈环为直径为25cm的环状单匝导线，且该导线的直径为4mm ;
[0008]进一步，所述耦合器的一次线圈为单根导线，该导线的长度为8cm，且截面直径为4mm ；
[0009]进一步，所述耦合器的绝缘管为塑料材质，该绝缘管的长度为4.5cm，截面直径Icm ；
[0010]进一步，所述电感器的电感值为100uH，内径为12mm，外径为20mm ；
[0011 ] 进一步，所述的天线盒采用不锈钢材质。
[0012]有益效果:本技术方案采用线圈式天线，线圈环直径25cm，大大低于传统线圈天线的尺寸。在测量时，线圈环平行于水平面放置，可以有效接收来自360度全角度的雷电波。耦合器以及天线适配电路均紧密连接，从而减小了外界的电磁干扰。同时耦合器以及天线适配电路分别置于不锈钢天线盒内，使用时天线盒有效接地，这样就进一步降低了电磁干扰的影响，从而增强了系统的测量准确度以及可靠性。
【附图说明】
[0013]图1为本实用新型的线圈式雷电波天线的结构示意图；
[0014]图2为本实用新型中耦合器结构示意图；
[0015]图3为本实用新型中天线适配电路模块图；
[0016]其中，1-线圈环，2a_线圈环端子，2b_线圈环端子，3-天线盒，4-耦合器，4a、4b-耦合器两输入端，4c、4d-耦合器两输出端，5-天线适配电路，6-—次线圈，7-绝缘管，8-电感器。
【具体实施方式】
[0017]下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本实用新型，应理解这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本发明的范围，在阅读了本实用新型之后，本领域技术人员对本实用新型的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围
[0018]如图1所示，本实用给出一种线圈式雷电波天线的结构示意图，该天线包括:位于天线盒3外的线圈环1，以及位于天线盒3内的耦合器4和天线适配电路5，该天线盒3采用不锈钢材质，以屏蔽外界电磁场的干扰，并同时增加结构的机械强度。其中，所述的耦合器4包括两输入端即输入端4a和输入端4b以及两输出端即输出端4c和输出端4d，两输入端分别于所述的线圈环I的两端子线圈环端子2a和线圈环端子2b相连接，两输出端与所述的天线适配电路5相连接。所述的线圈环I为直径为25cm的环状单匝导线，该导线的直径为4mm。
[0019]所述耦合器4还包括一次线圈6、绝缘管7以及电感器8，如图2所示。其中，一次线圈6为单根导线，长度为8cm，直径为4mm。导线两端分别作为所述耦合器的输入端4a和输入端4b，分别于所述的线圈环的线圈环端子2a和线圈环端子2b相连接。一次线圈6从绝缘管7中心穿过，并采用热熔胶固定在绝缘管7内。绝缘管7为塑料材质，长4.5cm,截面直径1cm。电感器8位于绝缘管7外侧，电感器8的电感值为100uH，内径为12mm，外径为20mm。电感器8的两个管脚分别作为親合器的输出端4c、输出端4d，分别于所述的天线适配电路5相连接。
[0020]如图3所示，所述天线适配电路包括:一差分放大器、一积分处理器、一高通滤波器、一低通滤波器以及一可变电容。当耦合器4的输出信号进入天线适配电路5，与旁路可变电容并联后分别经过差分放大、积分处理、高通滤波以及低通滤波等信号处理过程，去除信号内的高频以及低频干扰。其中可变电容的变化范围在10pF至35nF之间。由天线适配电路5输出的信号即作为本实用新型描述的新型线圈式雷电波天线的输出采样信号。
[0021]通过上述的信号采集及处理过程，可以大幅雷电波天线的抗干扰能力，同时降低天线尺寸并由此带来成本上的降低。
【主权项】
1.一种线圈式雷电波天线，该天线包括:位于天线盒外的线圈环以及位于天线盒内的耦合器和天线适配电路，其中，所述耦合器包括一次线圈、一绝缘管以及一电感器，所述的一次线圈从绝缘管中心穿过，并固定在绝缘管内，线圈的两端作为耦合器的两输入端，两输入端分别于所述的线圈环的两端子相连接，所述的电感器位于绝缘管外侧，电感器的两管脚分别作为耦合器的两输出端；两输出端与所述的天线适配电路相连接。2.根据权利要求1所述的一种线圈式雷电波天线，其特征在于:所述的线圈环为直径为25cm的环状单匝导线，且该导线的直径为4_。3.根据权利要求1所述的一种线圈式雷电波天线，其特征在于:所述耦合器的一次线圈为单根导线，该导线的长度为8cm，且截面直径为4mm。4.根据权利要求1所述的一种线圈式雷电波天线，其特征在于:所述耦合器的绝缘管为塑料材质，该绝缘管的长度为4.5cm，截面直径1cm。5.根据权利要求1所述的一种线圈式雷电波天线，其特征在于:所述电感器的电感值为lOOuH，内径为12臟，外径为20mm。6.根据权利要求1所述的一种线圈式雷电波天线，其特征在于:所述的天线盒采用不锈钢材质。
【专利摘要】本实用新型公开一种线圈式雷电波天线，该天线包括：位于天线盒外的线圈环以及位于天线盒内的耦合器和天线适配电路，其中，所述耦合器包括一次线圈、一绝缘管以及一电感器，所述的一次线圈从绝缘管中心穿过，并固定在绝缘管内，线圈的两端作为耦合器的两输入端，两输入端分别于所述的线圈环的两端子相连接，所述的电感器位于绝缘管外侧，电感器的两管脚分别作为耦合器的两输出端；两输出端与所述的天线适配电路相连接。所述的线圈环为直径为25cm的环状单匝导线，且该导线的直径为4mm。通过这种结构的实施，一方面可接收来自360度方向的雷电波信号，另一方面大大降低了外界对系统装置的干扰。
【IPC分类】H01Q1/50, H01Q23/00, H01Q7/00
【公开号】CN204809412
【申请号】CN201520505201
【发明人】曹二林, 曹大林, 马敏燕
【申请人】江苏德易普传感科技有限公司
【公开日】2015年11月25日
【申请日】2015年7月13日