[發明專利]一種阻容混合加載井中雷達超寬帶天線

有效

• 申請號: 202110345598.8
• 申請日: 2021-03-31
• 公開（公告）號: CN113078463B
• 公開（公告）日: 2022-05-03
• 發明（設計）人: 馬春光;孫浩然;趙俊宇;季玉彬;楊坤;羅勇
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H01Q1/38
• 分類號: H01Q1/38;H01Q9/04;H01Q5/50
• 代理公司: 電子科技大學專利中心 51203
• 代理人: 鄧黎

本發明公開了一種阻容混合加載井中雷達超寬帶天線，屬于天線技術領域。該天線包括介質基板、對稱設置于介質基板兩側的兩偶極子臂，偶極子臂包括沿軸向交錯設置的正面金屬貼片和背面金屬貼片，投影重合的金屬貼片部分構成電容；除第一正面矩形金屬貼片外的所有金屬貼片均設置有一條垂直于軸向的縫隙，縫隙內加載有電阻；電容與電阻交替排列，形成阻容混合加載結構。本發明通過阻容混合加載的方式，不僅能夠將諧振狀態的偶極子天線變換為行波偶極子天線，還可以大幅減少輻射能量在加載電阻上的損耗，從而提升天線輻射效率，進而提升天線增益，最終使得天線輻射的瞬態電磁脈沖幅值更大，實現天線在損耗地層中具有更遠的徑向探測距離。

技術領域

本發明屬于天線技術領域，具體涉及一種適用于井中雷達的具有高輻射效率的超寬帶偶極子天線。

背景技術

淺地表為人類生活提供了絕大多數材料和巨大的活動空間，支撐著人類的生存和發展。相較于傳統的勘查地球物理和固體地球物理，淺地表地球物理涵蓋了更為繁雜的應用領域，包括巖土工程、采礦工程、環境工程、地質災害預測和防治、考古、城市地下空間探測、國防軍事應用等等。然而，淺地表也是地球最復雜、最敏感、最脆弱的部分。一般的地球物理方法都是在地表或待測體表面進行的，然而由于地下或待測體內部結構比較復雜，僅依靠從這些方法中所獲得的數據難以準確推斷諸如巖性、異常地質體方位等信息，這給地球物理工作者提出了一個新的問題,即如何實現對地層結構的高分辨探測和高精度解釋。

探地雷達是一種適用于淺地層的地球物理勘探方法，其探測深度范圍非常有限；常規的井中地球物理勘探儀器只對井眼周圍有限的區域(徑向探測距離小于2m)敏感，常因井眼布局的限制，錯過許多重要的地質特征。因此，人們迫切期望能夠在單井眼中實現高分辨探測，同時覆蓋更大的探測范圍，以獲取豐富的地層信息。

井中雷達(Borehole Radar，BHR)又稱為孔中雷達或鉆孔雷達，是一種新型的地球物理勘探工具，它能夠沿井眼直接進入地層深處，因此，更適合于地下深部勘探。井中雷達通過向井周地層發射瞬態電磁脈沖(頻譜范圍通常位于10MHz到1000MHz之間)，利用瞬態電磁脈沖在地層中的傳播特性來獲取地層信息，進而解釋井周地層構造，它具有徑向探測距離遠、分辨率相對較高的優勢。井中雷達在測量工作過程中，經發射天線向井周地層發射瞬態脈沖，當瞬態脈沖遇到井周電學參數(介電常數、電導率和磁導率)不同的地質結構或異常地質體時，部分瞬態脈沖會被反射回井眼，而剩余的瞬態脈沖則會向地層更遠處傳播。因此，根據接收瞬態脈沖的波形特征、振幅強弱和走時變化等特征實現對井周異常目標的空間位置結構、形態特征和埋藏深度進行評價。憑借其能夠接近地下深層目標且具備對井周地層結構成像的優勢，井中雷達已經廣泛應用于地質結構成像、礦藏勘探、水文和環境地質調查、土木工程、核廢料儲藏地選址及地下油氣資源勘探等方面。