[發明專利]一種線-圓極化可重構天線的防雷方法

有效

• 申請號: 202011585687.1
• 申請日: 2020-12-29
• 公開（公告）號: CN112290228B
• 公開（公告）日: 2021-03-16
• 發明（設計）人: 陳極權;劉昆;夏晴;倪鵬程;王元;杜春伶
• 申請（專利權）人: 成都信息工程大學
• 主分類號: H01Q15/24
• 分類號: H01Q15/24;H01Q1/50;H01Q1/48
• 代理公司: 北京天奇智新知識產權代理有限公司 11340
• 代理人: 許馳

本發明涉及一種線?圓極化可重構天線的防雷方法，包括通過PIN二極管S1和S2將調諧枝節P1和P2連接在沿對角線饋電的矩形微帶天線的兩邊；PIN二極管S1和S2的偏置狀態相反，在通電時，一個PIN二極管導通，另一個斷開，這會影響天線上TM10模和TM01模的諧振頻率，通過調節枝節大小使得TM10模和TM01模兩種模式的場幅度相同而相位相差90°，再通過改變兩個PIN二極管的通斷狀態實現天線的圓極化和線極化的重構。本發明通過改變電壓源的正負性，控制PIN二極管的通斷，改變天線的極化狀態，使得雷電電磁場的主能量無法通過與閃電通道失配的天線線極化狀態進行能量耦合到達后端設備，達到防雷可靠性目的。

技術領域

本發明涉及天線防雷技術領域，尤其涉及一種線-圓極化可重構天線的防雷方法。

背景技術

依據IEC國際標準，當前針對電子電氣設備已有了諸如避雷針、接地網和浪涌保護器（SPD）等雷電防護設備及其相關詳細的安裝和操作要求；目前針對天線的防雷方法主要有：1、使用浪涌保護器（SPD）的天饋線路的防雷；2、通過使用微波PIN二極管將雷電電磁場的能量限制與PIN二極管中而不影響后端設備的防雷天線。

浪涌保護裝置一般是非線性器件，目前的非線性器件可以分為三類：1、當脈沖通過時，該類裝置可以使得其兩段的電壓近似的保持在某一固定值左右；2、當脈沖通過時，該類裝置會將其高阻狀態迅速變為良導體狀態；3、針對共模電壓產生很大串聯阻抗的裝置。而眾所周知，累積線程異常復雜，隨機性極大；而SPD涉及、施工都是針對某一確定的閃電特性策劃的，這可以說SPD裝置就是確定的人為作品，它一旦確定下來就不能更改，因此，SPD的保護特點是以不變的固定涉及來應變變化莫測的雷擊事件，所以，其可能失效造成事故也就帶有必然性。微波PIN二極管與SPD一樣也是人為確定的產物，所以當選用的PIN二極管種類確定后，其相應的性能和參數也隨之確定，這便使得防護效果具備相應的針對性而缺乏了普遍性，進而使得其在應用方向和使用范圍上有著諸多的限制。

而正是因為雷擊帶有很大的隨機性，為了設計經濟、可靠和實用的雷電防護系統，人們不得不用折中的辦法，人為的劃出一個“雷擊窗口”，在“雷擊窗口”之內，設計出的防護系統是有效的；而在“雷擊窗口”的兩側地帶，即在小于極小值和大于極大值的雷擊事件中防護系統的可靠性具有一定的不確定性；而要求SPD有100%的防護效率，就要把“雷擊窗口”從兩側擴展到無窮大和無窮小，涵蓋一切可能發生的雷擊事件，雷擊設備的風險自然就等于0，然而這樣做的投資卻是無限大的，事實上也是不可能的；因此，客戶上存在著這一對幾乎是不可協調的矛盾，SPD防護失效完全是可能的。

而對于整個系統而言，微波PIN二極管的引入，對整個系統的結構穩定以及PIN二極管器件的選擇提出了更為嚴格的要求；射頻和微波PIN二極管可以分為兩個同等主流和重要的群體，基于電磁感應簡單理論和機電PIN二極管以及半導體PIN二極管技術的固態PIN二極管；在插入損耗和隔離度方面，PIN管實際存在一定數值的電抗和損耗電阻，因此微波PIN二極管在導通時衰減不為零，成為正向插入損耗，PIN二極管在斷開時其衰減也非無窮大，成為隔離度，二者是衡量微波PIN二極管的主要指標，一般希望插入損耗小，而隔離度大；在承受功率方面，在給定的工作條件下，微波PIN二極管所能承受的最大輸入功率與PIN管功率容量、電路類型（串聯或者并聯）、工作狀態（CW和脈沖）跟散熱條件有關，一般損壞機理包括：電壓擊穿，常見與脈沖功率，以及熱燒毀，常見與CW；在電壓駐波系數方面，電壓駐波系數僅僅反映端口輸入輸出匹配情況。端口電壓駐波系數最小，PIN二極管的損耗不一定最小；但是差損最小的PIN二極管其電壓駐波系數肯定小。由此可見，微波PIN二極管的使用必定會考慮其隔離度、插入損耗以及承受功率等參數的影響，這就在一定程度上增加了系統設計的難度，也大大增加了系統整體的復雜性；所以，使用微波PIN二極管則會不可避免的引入各種誤差和損耗，增加系統的設計和使用難度。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的缺點，提供了一種線-圓極化可重構天線的防雷方法，解決了現有防雷方法中存在的不足。

本發明的目的通過以下技術方案來實現：