[發明專利]局部放電特高頻檢測用微型LS Peano分形天線

有效

• 申請號: 201710437111.2
• 申請日: 2017-06-12
• 公開（公告）號: CN107121625B
• 公開（公告）日: 2019-12-31
• 發明（設計）人: 王永強;張斌;劉晗
• 申請（專利權）人: 華北電力大學(保定)
• 主分類號: G01R31/12
• 分類號: G01R31/12
• 代理公司: 11350 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙)
• 代理人: 湯東鳳

本發明公開了一種局部放電特高頻檢測用微型LS Peano分形天線及設計方法，微型LS Peano分形天線包括介質基板和分別敷設于介質基板兩側的接地板和LS Peano分形導線層；導線層中的導線包括平行導線、短路終端和附加導線，平行導線和短路終端導線長度相等，附加導線的長度為平行導線長度的倍；平行導線的長度由天線的諧振頻率決定。本發明將LS Peano分形天線用作信號傳感器，該天線在300MHz到3GHz范圍內具有方向性好，頻帶寬，便于阻抗匹配等特點，能夠滿足電氣設備局部放電特高頻檢測對傳感器的設計要求，天線制作簡單，不僅可節省測量設備，而且體積小巧，便于安裝在電氣設備內部，從而提高了設備的靈敏度和抗干擾能力。

技術領域

本發明涉及一種局部放電特高頻檢測用微型天線，尤其涉及一種局部放電特高頻檢測用微型LS Peano分形天線，屬于天線技術領域。

背景技術

電氣設備發生的故障以絕緣故障為主，絕緣故障的重要表現形式是局部放電。局部放電是指發生在電氣設備絕緣結構中局部區域內的放電現象。可通過檢測伴隨局部放電產生的聲、光、電、熱等理化現象的物理量來檢測局部放電的發展狀況和嚴重程度，檢測方式可大致分為電量檢測法和非電量檢測法。在電量檢測法中，由于局部放電脈沖寬度可達1-2ns，可激發頻率達1GHz以上的電磁波，因此，可采用特高頻法對電氣設備進行局部放電檢測。

特高頻檢測法的關鍵技術之一是特高頻傳感器的研制。目前，國內外研制的內置傳感器主要是基于電容分壓和天線原理來設計，其尺寸較大，檢測靈敏度較低。研制的外置特高頻傳感器主要有雙錐型天線、縫隙天線、微帶貼片天線、振子天線和環形天線等。

由于分形天線具有嚴格的自相似性和空間填充性，可以實現天線的多頻段和小型化應用。目前研究較多的分形天線主要有Koch島、Sierpinski地毯分形、Hilbert分形天線和Minkowski分形天線。現有局部放電檢測天線存在體積較大、檢測頻帶較窄和駐波比不小于2等弊端。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種局部放電特高頻檢測用微型LS Peano分形天線。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：

技術方案一：

一種局部放電特高頻檢測用微型LS Peano分形天線，微型LS Peano分形天線用于接收電氣設備局部放電特高頻信號；所述微型LS Peano分形天線包括介質基板和分別敷設于介質基板兩側的接地板和LS Peano分形導線層；所述導線層中的導線包括平行導線、短路終端和附加導線，平行導線和短路終端導線長度相等，附加導線的長度為平行導線長度的倍；平行導線的長度由天線的諧振頻率決定。

所述介質基板的材質為玻璃纖維環氧樹脂覆銅板耐燃材料，其耐熱等級為FR-4，厚度為1-3mm，所述接地板和導線層的材質為銅。

所述LS Peano分形天線設有饋電點，所述饋電點處設置有貫穿接地板、介質基板和導線層的通孔。

技術方案二：

一種用于技術方案一所述微型LS Peano分形天線的設計方法，包括以下步驟：

步驟1：確定平行導線的條數m、短路終端的條數n和附加導線的條數t；

步驟2：確定微型LS Peano分形天線的諧振頻率f：

其中，c₀為真空中光速c₀＝3×10⁸m/s，m、n、t分別為平行雙導線的條數、短路終端的條數以及附加導線的條數，s為導線段總長度，k∈R+；d為平行導線的長度；

步驟3：對于不同的d值，分別計算天線諧振頻率f，然后根據諧振頻率f的可用范圍確定平行導線長度的最佳值；