[發(fā)明專利]用于傳感器標(biāo)定的鏡面單錐天線設(shè)計(jì)方法及單錐天線系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210171979.3
• 申請(qǐng)日: 2022-02-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114614254A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-06-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王異凡;王少華;陳曉剛;馬建國(guó);黃輝;龔金龍;李治國(guó);周紹華;單聚良;吳旭翔;孫明;王一帆;駱麗;張茹萱;萬(wàn)鑫;范俊;賀友杰;童躍升
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 國(guó)網(wǎng)浙江省電力有限公司電力科學(xué)研究院
• 主分類號(hào): H01Q1/50
• 分類號(hào): H01Q1/50;H01Q1/36;H01Q15/14;G06F30/20
• 代理公司: 浙江翔隆專利事務(wù)所(普通合伙) 33206
• 代理人: 許守金;張建青

1.一種用于特高頻傳感器標(biāo)定的鏡面單錐天線設(shè)計(jì)方法，其特征在于，

包括以下步驟:

第一步，獲取建設(shè)鏡面單錐天線的場(chǎng)地信息；

第二步，根據(jù)第一步中的場(chǎng)地信息，確定單錐天線的地面直徑r和天線高度h；

第三步，根據(jù)第二步中的地面直徑r和天線高度h，確定單錐天線的半錐角θ_h；

第四步，根據(jù)第三步中的半錐角θ_h，確定單錐天線的輸入阻抗；

第五步，根據(jù)第四步的輸入阻抗，利用Klopfenstein阻抗?jié)u變模型設(shè)計(jì)阻抗變換器，以實(shí)現(xiàn)輸入阻抗的調(diào)整。

2.如權(quán)利要求1所述的一種用于特高頻傳感器標(biāo)定的鏡面單錐天線設(shè)計(jì)方法，其特征在于，

所述第三步，單錐天線的半錐角θ_h的計(jì)算公式如下：

3.如權(quán)利要求2所述的一種用于特高頻傳感器標(biāo)定的鏡面單錐天線設(shè)計(jì)方法，其特征在于，

所述第四步，單錐天線的輸入阻抗的計(jì)算公式如下：

式中，η₀為真空波阻抗。

4.如權(quán)利要求3所述的一種用于特高頻傳感器標(biāo)定的鏡面單錐天線設(shè)計(jì)方法，其特征在于，

所述第五步，阻抗變換器的具體設(shè)計(jì)流程如下：

步驟1，確定阻抗變換器工作頻帶以及最大允許反射系數(shù)Г_m；

步驟2，根據(jù)步驟1中的工作頻帶以及最大允許反射系數(shù)Г_m，利用Klopfenstein阻抗?jié)u變模型，計(jì)算阻抗?jié)u變器的長(zhǎng)度L，以及沿z方向的阻抗分布函數(shù)Z(z)；

步驟3，根據(jù)步驟2的中阻抗分布函數(shù)Z(z)，以及同軸線外徑、填充介質(zhì)ε_r，計(jì)算阻抗變換器的內(nèi)徑，完成阻抗變換器設(shè)計(jì)。

5.如權(quán)利要求4所述的一種用于特高頻傳感器標(biāo)定的鏡面單錐天線設(shè)計(jì)方法，其特征在于，

所述阻抗分布函數(shù)Z(z)的計(jì)算公式如下：

其中，R_o(z)為同軸線外徑，

R_i(z)為阻抗變換器的內(nèi)徑；

根據(jù)R₀(z)和R_i(z)確定阻抗變換器的結(jié)構(gòu)。

6.如權(quán)利要求5所述的一種用于特高頻傳感器標(biāo)定的鏡面單錐天線設(shè)計(jì)方法，其特征在于，

阻抗分布函數(shù)Z(z)沿z軸的變換公式為：

式中Z₀為饋源特性阻抗，即50Ω，

Г₀為阻抗變換器在零頻率處的反射系數(shù)；

z是z軸坐標(biāo)值；

A為輔助變量，是一個(gè)中間計(jì)算量，其滿足：

7.如權(quán)利要求6所述的一種用于特高頻傳感器標(biāo)定的鏡面單錐天線設(shè)計(jì)方法，其特征在于，

所述阻抗變換器在零頻率處的反射系數(shù)的計(jì)算公式如下：

8.如權(quán)利要求6所述的一種用于特高頻傳感器標(biāo)定的鏡面單錐天線設(shè)計(jì)方法，其特征在于，

φ(2z/L-1,A)的計(jì)算公式如下：

其中，t為輔助變量，為修正貝塞爾函數(shù)。

9.一種用于特高頻傳感器標(biāo)定的鏡面單錐天線系統(tǒng)，其特征在于，

應(yīng)用如權(quán)利要求1-8任一所述的一種用于特高頻傳感器標(biāo)定的鏡面單錐天線設(shè)計(jì)方法，其包括單錐天線、鏡像地、阻抗變換器、SMA接頭；

通過(guò)SMA接頭連接饋源饋電，通過(guò)阻抗變換器將饋源50Ω阻抗變換至單錐天線的輸入阻抗，通過(guò)單錐天線產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)電磁場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)傳感器的標(biāo)定。

10.如權(quán)利要求9所述的一種用于特高頻傳感器標(biāo)定的鏡面單錐天線系統(tǒng)，

其特征在于，

所述阻抗變換器采用Klopfenstein阻抗?jié)u變模型進(jìn)行設(shè)置，以實(shí)現(xiàn)脈沖源與單錐天線在寬頻帶的阻抗匹配，確保阻抗變換效率最大化，即相同工作帶寬和反射系數(shù)下，所需阻抗變換器長(zhǎng)度最小。