一种测井雷达定向单极子天线的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种测井雷达定向单极子天线，包括辐射单极(1)，支撑金属柱(2)，馈电点，填充介质(3)，地板(4)，反射板(5)和集总元件(6)；所述辐射单极(1)通过所述支撑金属柱(2)与所述馈电点正极相连，所述辐射单极(1)嵌入在所述填充介质(3)中，所述地板(4)与馈电点负极相连，所述辐射单极(1)背后设置所述反射板(5)，所述地板(4)与所述反射板(5)相连，所述反射板(5)与所述辐射单极(1)之间加载所述集总元件(6)。本发明以定向单极子天线尺寸小、结构简单、定向天线的辐射功率前后比高为主要特点，且接收波形拖尾小，天线阻抗匹配好，结构坚固，与圆柱共形，特别适用于单孔定向测井雷达系统。
【专利说明】一种测井雷达定向单极子天线
【技术领域】
[0001〕 本发明涉及一种测井雷达定向单极子天线，尤其是一种具有定向功能的测井雷达单极子天线。
【背景技术】
[0002]钻孔式测井雷达是一种基于冲激信号产生、传输、辐射、接收、数据采集、数据处理与成像的冲激体制雷达。它依靠精确测量目标物反射冲激电磁信号的时间差及波形参数差别来判定目标物的位置或形状，是一种典型基于冲激体制的超宽带雷达(1111:1? ^1(16)3811 (11^(1虹，118)。钻孔式地质结构勘探方案中，采用了用定向天线阵列替换伺服系统方案，提高了系统稳定性、使用寿命，并简化了系统结构；由于冲激雷达系统功耗低，因而采用了蓄电池供电的工程实现方案，大大提升了系统的灵活性和复杂探测环境的实用性；在收发天线设计中，提出了严格限制天线2面和II面时域方向图的设计方案，对提高雷达系统成像质量至关重要。同时，由于钻孔空间的限制，和高温高压应用环境的限制，对定向天线的设计提出了更高的要求，其中最重要的就是天线辐射功率前后比，即天线的定向性要高，天线尺寸要小，同时结构坚固，适应钻孔式测井雷达系统的特殊环境要求。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种结构简单、系统稳定性高、探测距离远的定向测井雷达天线。
[0004]本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的:
[0005]一种测井雷达定向单极子天线，包括辐射单极(1),支撑金属柱(2),馈电点，填充介质(3),地板(4),反射板(5)和集总元件￠)；所述辐射单极(1)通过所述支撑金属柱
(2)与所述馈电点正极相连，所述辐射单极(1)嵌入在所述填充介质(3)中，所述地板(4)与馈电点负极相连，所述辐射单极(1)背后设置所述反射板(5),所述地板(4)与所述反射板(5)相连，所述反射板(5)与所述辐射单极(1)之间加载所述集总元件(6)。
[0006]所述辐射单极(1)的形状可以为扇形。
[0007]所述支撑金属柱(2)的形状可以为圆柱形。
[0008]所述地板(4)与所述填充介质(3)可以均为圆柱形，且外径相同。
[0009]所述地板(4)、所述反射板(5)和所述填充介质(3)可以均为圆柱形。
[0010]所述反射板(5)可以置于所述填充介质⑶的外部。
[0011]所述支撑金属柱(2)可以也嵌入在填充介质(3)中。
[0012]所述的天线的阻抗可以均为50±2 0。
[0013]所述填充介质可以为介电常数为4的介质。
[0014]一种定向测井雷达系统，包括所述测井雷达定向单极子天线。
[0015]本发明有益效果如下:
[0016]本发明涉及的定向天线采用背面加反射板的单极子天线，来实现天线的定向辐射，天线辐射功率的前后比达到5:1 ；通过末端加载集总参数元件，来实现减少天线的终端反射、波形干净，拖尾小。通过加载介电常数为4的介质，使天线的尺寸缩小1/2、同时结构坚固并与高介电常数岩石更好匹配；所发明定向天线的外形与圆柱共形，更好的适应测井雷达的实际应用环境。本发明以定向单极子天线尺寸小、结构简单、定向天线的辐射功率前后比高为主要特点，且接收波形拖尾小，天线阻抗匹配好，结构坚固，与圆柱共形，特别适用于钻孔式定向测井雷达系统。
[0017]本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分的从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表不相同的部件。
[0019]图1为本发明测井雷达定向单极子天线正视图。
[0020]图2为本发明测井雷达定向单极子天线俯视图。
[0021]图3为本发明测井雷达定向单极子天线侧视图。
[0022]图4为本发明测井雷达定向单极子天线在花岗岩钻孔环境下的辐射波形。
[0023]图5为本发明测井雷达定向单极子天线在花岗岩钻孔环境下的辐射波形保真系数。
[0024]图6为本发明测井雷达定向单极子接收天线在花岗岩钻孔环境下的辐射波形的面时域方向图。
【具体实施方式】
[0025]下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理。
[0026]如图1、图2、图3所示，本实施例为测井雷达定向单极子天线，包括辐射单极1，支撑金属柱2，馈电点，填充介质3，地板4，反射板5和集总元件6。所述辐射单极1通过所述支撑金属柱2与所述馈电点正极相连，所述辐射单极1嵌入在所述填充介质3中，所述地板4与馈电点负极相连，所述辐射单极1背后设置所述反射板5，所述地板4与所述反射板5相连，所述反射板5与所述辐射单极1之间加载所述集总元件6。
[0027]辐射单极可以是长方形，圆柱等形状，但扇形可以最大限度的拓展天线的带宽，同时经过对扇形倒角等的优化可以使辐射波形更加干净、拖尾震荡小。
[0028]支撑金属柱可以是椭圆柱形等，最好是圆柱形。
[0029]为了取得更好的效果，可以选择以下设计之一:
[0030]1)所述地板和所述填充介质均为圆柱形，且外径相同。
[0031]2)所述地板、所述反射板和所述填充介质均为圆柱形。目的是与测井钻孔共形，更好的适应测井雷达的实际应用环境。
[0032]3)将所述反射板放置于所述填充介质的外部。
[0033]4)为提高天线的坚固性，可以设计成为将支撑金属柱也嵌入在填充介质中。
[0034]5)所述的天线的阻抗均在50±2 0。
[0035]6)所述集总元件为电阻和电容串联加载。
[0036]图4为本发明测井雷达定向单极子天线在花岗岩钻孔环境下的辐射波形，仿真结果与实验测试结果吻合良好，天线的拖尾震荡小。
[0037]图5为本发明测井雷达定向单极子天线在花岗岩钻孔环境下的辐射波形保真系数，波形保真系数高，大于0.8。
[0038]图6为本发明测井雷达定向单极子天线在花岗岩钻孔环境下的辐射波形的!I面时域方向图，天线的辐射功率前后比到达5:1，具有良好的定向功能。
[0039]综上所述，本发明实施例提供了一种定向天线采用背面加反射板的单极子天线，来实现天线的定向辐射，天线辐射功率的前后比达到5:1，如图6测试结果所示；通过末端加载集总参数元件，来实现减少天线的终端反射、波形干净，拖尾小，如图4的波形测试结果所示；通过加载介电常数为4的介质，使天线的尺寸缩小1/2、同时结构坚固并与高介电常数岩石更好匹配；所发明定向天线的外形与圆柱共形，天线与填充介质完全贴合，无空隙，结构坚固，更好的适应测井雷达的实际钻孔空间小、高温、高压的应用环境。本发明以定向单极子天线尺寸小、结构简单、定向天线的辐射功率前后比高为主要特点，且接收波形拖尾小，天线阻抗匹配好，结构坚固，与圆柱共形，特别适用于钻孔式定向测井雷达系统。
[0040]以上所述，仅为本发明较佳的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本【技术领域】的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种测井雷达定向单极子天线，包括辐射单极(1),支撑金属柱(2),馈电点，填充介质(3),地板(4),反射板(5)和集总元件￠)；所述辐射单极(1)通过所述支撑金属柱(2)与所述馈电点正极相连，所述辐射单极(1)嵌入在所述填充介质(3)中，所述地板(4)与馈电点负极相连，所述辐射单极(1)背后设置所述反射板(5),所述地板(4)与所述反射板(5)相连，所述反射板(5)与所述辐射单极(1)之间加载所述集总元件(6)。
2.根据权利要求1所述的一种测井雷达定向单极子天线，其特征在于:所述辐射单极(1)的形状为扇形，所述单极子天线辐射功率的前后比能够达到5:1。
3.根据权利要求1或2所述的一种测井雷达定向单极子天线，其特征在于:所述支撑金属柱(2)的形状为圆柱形。
4.根据权利要求1至3任一项所述的一种测井雷达定向单极子天线，其特征在于:所述地板(4)与所述填充介质(3)均为圆柱形，且外径相同，以使得所述单极子天线能够承受更强的力度。
5.根据权利要求1至3任一项所述的一种测井雷达定向单极子天线，其特征在于:所述地板(4)、所述反射板(5)和所述填充介质(3)均为圆柱形，以使得所述单极子天线能够承受更强的力度。
6.根据权利要求1或2所述的一种测井雷达定向单极子天线，其特征在于:所述反射板(5)置于所述填充介质(3)的外部。
7.根据权利要求1或5所述的一种测井雷达定向单极子天线，其特征在于:所述支撑金属柱(2)也嵌入在填充介质(3)中。
8.根据权利要求1所述的一种测井雷达定向单极子天线，其特征在于:所述的天线的阻抗均为50±2 0。
9.根据权利要求1所述的一种测井雷达定向单极子天线，其特征在于:所述填充介质为介电常数为4的介质，所述填充介质能够使得所述单极子天线尺寸缩小至未使用填充介质时的1/2。
10.一种定向测井雷达系统，所述系统包括如权利要求1至9任一项所述的测井雷达定向单极子天线。
【文档编号】H01Q9/40GK104393418SQ201410738806
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2014年12月5日 优先权日:2014年12月5日
【发明者】梁洪艳, 任海明, 胡志友, 孙增, 杨宏春 申请人:北京振兴计量测试研究所