号良好的导通效果，此处的U型边框7、 电路板装配孔8、卡片弹黃9、螺母10和螺栓11采用锻金工艺。微弱信号放大电路板19的 信号通过软排线与装配接口 3内部接头相连，装配接口 3外部接口与馈线电缆18相连，形 成一体化有源透地电偶极子天线如图1所示。
[00川馈线电缆18包含3组信号，分别是天线信号、天线信号模拟地、控制信号、控制信 号地、电源和电源地。馈线电缆18内部结构如图5所示，包含外围馈线电缆绝缘层12、馈 线电缆屏蔽层13,内部=组信号电缆采用双层结构包含信号电缆绝缘层14、信号电缆屏蔽 层15W及最内部的信号电缆传输线。通过多层屏蔽减少和隔离外部电磁场的干扰和不同 传输信号之间串扰。馈线电缆通过装配接口实现信号的传输功能，如图6所示。
[0032] 间距为20-40米一对一体化有源电偶极子天线由于地层电场变化感应出电势差 后，接地电极作为导体将信号通过封装套件2内部U型槽6和卡片弹黃传输到微弱信号放 大电路板19,在放大到一定的限值后，通过馈线电缆传输给接收机前端处理电路。
[0033] 接地电偶极子天线的阻抗随地质的不同会发生较大的变化，微弱信号放大电路板 前端需要增加阻抗适应模块来适应不同接地阻抗对电路处理的要求。影响接地电偶极子天 线阻抗因素较多，主要包含有极板大小、极柱长度、极柱截面积、传播媒质的电导率、通信频 率、岩层结构等。
[0034] 由于天线所处的环境中会存在瞬间强脉冲电压信号，本实用新型在电路预放大模 块之前需要添加限幅电路模块来实现对强脉冲信号的抑制的有益效果，减少对后级放大电 路的影响。该限幅电路模块的等效阻抗Zi:
[0036] Zi需满足预放大模块对前级输入阻抗的要求。
[0037] 如图7所示，Rs是天线接地阻抗，Ct和Rt分别是限幅电路模块的等效输入容抗和 阻抗，运放A的输入阻抗为Zi。，运放电路电压增益为G;运放电路输入阻抗为Z;
[0039] 将天线接地电阻氏与限幅电路模块的等效输入电容Ct和阻抗Rt看做一体，则天 线等效接地阻抗z。。
[0041] 微弱信号放大电路板19的信噪比S/N由运放电路输入阻抗Z和天线等效接地阻 抗Z。决定。当天线感应到信号强度为U，根据分压原理可知，运放电路的输入信号强度为 U…。
[00创当zyz越小，在输入U-定情况时，运放电路的输入信号强度为Um越大。由于RS受地层结构及电导率等因素影响，需要降低限幅电路模块中的等效阻抗。由于在透地无线 通信中采用甚低频频段，运里等效输入电容Ct的容抗可W忽略不计。因此天线等效接地阻 抗Z。可简化为：Z。二Rg+Rt。在设计根据此降低限幅电路的阻抗Rt,可有效增强输入信号强 度。
[0044] 本实用新型微弱信号放大电路前端信号处理模块通过设置对不同天线接地阻抗 进行匹配的模块，来实现前端处理模块具有较高的信噪比S/N。根据天线等效接地阻抗Z。 的不同阻抗值选择不同的预放大模块1和预放大模块2。预放大模块的选择通过控制模块 来实现。由于天线等效接地阻抗Z。不同会导致电路中输入噪声的敏感影响元素发生变化， 预放大模块之间的区别在于预放大电路模块对输入噪声N不同敏感影响元素的适应，通过 模块的切换来提高前端处理模块信噪比S/N，达到信号处理的有益效果。
[0045] 微弱信号放大电路板19的组成框图如图8所示，其中AGC模块实现对信号强度增 益的调节，通过预设参考电压方式，实现信号放大到设定值，同时在电路模块中预设电压检 测接口，可W根据实际需要来实现电压检测和增益的闭环控制。在接收机前端通过馈线电 缆实现一对接地电极参考电平一致和接收机前端处理信号对差分信号幅度的要求的有益 效果。
[0046] 综上所述，W上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的 保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包 含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种一体式有源透地电偶极子天线，其特征在于，包含接地电极（I)、封装套件（2)、 电路模块和装配接口（3);其中，所述接地电极（1)为金属或者石墨材质的管材；所述封装 套件（2)为一端封闭一端开口且内部中空的钢管，封装套件（2)的内部设有U型槽（6);所 述电路模块为微弱信号放大电路板（19)，其周向固连U型边框（7)，所述U型边框（7)上设 有电路板装配孔（8); 所述接地电极（1)连接于封装套件（2)的一端，所述装配接口（3)连接于封装套件（2) 的另一端；所述微弱信号放大电路板（19)通过所述电路板装配孔安装于所述U型槽（6) 内，微弱信号放大电路板（19)通过软排线与装配接口（3)内部接头相连，装配接口（3)外 部接口与馈线电缆（18)相连。2. 根据权利要求1所述一体式有源透地电偶极子天线，其特征在于，所述电路板装配 孔与卡槽弹簧片连接，并通过弹簧片与封装套件（2)接触良好。3. 根据权利要求1所述一体式有源透地电偶极子天线，其特征在于，所述装配接口（3) 一端配置螺纹结构，同时螺纹底部配有水密橡胶垫圈，通过螺纹结构与封装套件（2)进行 相连，所述装配接口（3)另一端配置水密接头，用来与馈线电缆（18)进行连接。4. 根据权利要求1所述一体式有源透地电偶极子天线，其特征在于，所述天线还包括 与微弱信号放大电路板（19)相连的阻抗选择模块。5. 根据权利要求1所述一体式有源透地电偶极子天线，其特征在于，所述微弱信号放 大电路板（19)设置有限幅模块，用于瞬间强脉冲电压信号进行抑制。
【专利摘要】本实用新型提供一种一体式有源透地电偶极子天线，包含接地电极、封装套件、电路模块和装配接口；其中，所述接地电极为金属或者石墨材质的管材；所述封装套件为一端封闭一端开口且内部中空的钢管，封装套件的内部设有用于U型槽；所述电路模块为微弱信号放大电路板，其周向固连U型边框，所述U型边框上设有电路板装配孔；所述接地电极连接于封装套件的一端，所述装配接口连接于封装套件的另一端；所述微弱信号放大电路板通过所述装配孔安装于所述U型槽内，微弱信号放大电路板通过软排线与装配接口内部接头相连，装配接口外部接口与馈线电缆相连。利用本实用新型天线能够减少外部干扰信号对天线信号在馈线传输过程中的干扰。
【IPC分类】H01Q1/22, H01Q1/50
【公开号】CN204905415
【申请号】CN201520507782
【发明人】耿伟智, 王楠, 阎毓杰, 陈佳, 张华
【申请人】中国船舶重工集团公司第七一九研究所
【公开日】2015年12月23日
【申请日】2015年7月14日