一种小型化低频发射天馈系统技术方案

本发明专利技术提供了一种小型化低频发射天馈系统，包括绝缘体及导电体，所述的绝缘体采用柔性绝缘材料制备成中空绝缘管或中空绝缘带，所述的中空绝缘管内部采用空心铜管、铝管或屏蔽丝网绕中空绝缘管轴线盘成导电螺旋结构，导电螺旋结构外壁包覆柔性绝缘材料，构成三维螺旋综合辐射体；所述的中空绝缘带内部采用屏蔽丝网作为导电体，所述的屏蔽丝网轴线垂直或平行于中空绝缘带的轴线，屏蔽丝网内部填充柔性绝缘材料，外壁裹附柔性绝缘材料。本发明专利技术能够满足低频/甚低频发射天馈系统小型化、机动式、低成本、不依赖地网、灵活布设的需求。

【技术实现步骤摘要】
一种小型化低频发射天馈系统
本专利技术涉及一种低频发射天馈系统，用于无线电导航、无线通信、地质勘测、震灾救援等

技术介绍
低频、甚低频无线电信号具有可靠性高、损耗低、传播距离远、穿透性强、不易干扰等特点，在无线电导航、无线通信、地质勘测、震灾救援等
有着不可替代的优势。传统的低频、甚低频发射天馈系统存在体积庞大、造价高昂、占地规模大、对接地地网和地电阻阻值要求苛刻、无法机动灵活试验、无法灵活构阵等问题。传统方式的设计手段对于低频、甚低频发射天馈的分析结果惊人而无法承受。常用的单极子配地网方式：300KHz需要半径6.7m、阵子长450m、地网669m之规模；100KHz需要半径20m、阵子长652m、地网2Km之规模；30KHz需要半径67m、阵子长2.17Km、地网6.69Km之规模。常用的偶极子方式：300KHz需要半径7.5m、阵子长450m之规模；100KHz需要半径22.5m、阵子长1.35Km之规模；30KHz需要半径225m、阵子长13.5Km之规模。采用顶加载和高耸塔桅方式的常规设计也难于根本解决这些问题。这些问题都大大制约了低频在国民经济建设中发挥更加强大的作用。表一“部分单极子传统单极子分析数据”、表二“部分传统偶极子分析数据”均能说明这些问题。表一：部分单极子传统单极子分析数据序号频率阵子长阵子半径地网边长备注110KHz6.5km200m20.09km230KHz2.17km66.9m6.69km380KHz815m25m2.5km4100KHz652m20m2km5300KHz450m6.7m669m6500KHz130m4m401m表二：部分传统偶极子分析数据序号频率阵子长阵子半径备注110KHz13.5km225m230KHz4.5km75m380KHz1.68km28m4100KHz1.35km22.5m5300KHz450m7.5m6500KHz270m4.5m目前大型工程上采用的办法是采用高耸铁塔、长线天线、大规模顶加载、大规模地网等手段。这些手段对于当下多领域开展一般性、适宜的中小功率发射研究实验，或工程验证发射测试都是无法轻易实现的，由此引出了低频/甚低频发射天馈系统小型化、机动式、低成本、不依赖地网、灵活布设等一系列科学问题。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术提供一种小型化低频发射天馈系统，能够满足低频/甚低频发射天馈系统小型化、机动式、低成本、不依赖地网、灵活布设的需求。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种小型化低频发射天馈系统，包括绝缘体及导电体，所述的绝缘体采用柔性绝缘材料制备成中空绝缘管或中空绝缘带，所述的中空绝缘管内部采用空心铜管、铝管或屏蔽丝网绕中空绝缘管轴线盘成导电螺旋结构，导电螺旋结构外壁包覆柔性绝缘材料，构成三维螺旋综合辐射体；所述的中空绝缘带内部采用屏蔽丝网作为导电体，所述的屏蔽丝网轴线垂直或平行于中空绝缘带的轴线，屏蔽丝网内部填充柔性绝缘材料，外壁裹附柔性绝缘材料。所述的中空绝缘管直径为15～25cm，铜管或铝管直径为3～5mm，导电螺旋旋距为2圈/cm，螺旋直径为12～22cm。所述的中空绝缘带宽度为20～30cm，屏蔽丝网的直径为3～5mm。所述的三维螺旋综合辐射体或平面带状复合体每隔6～9米加载一个50～80微法电容，电容耐压大于500伏。本专利技术的有益效果是：第一、本专利技术可在室外普通环境下快速简单地构建起来一套从中波到甚低频段的调谐发射系统，该系统接上小功率源就可进行相关发射实验。第二、本专利技术在甚低频段进行了调谐发射试验，38.9KHz调谐试验数据如表三所示。表三：部分调谐试验数据序号频率驻波备注138.9KHz1.4外场收信265.5KHz1.05外场收信378.9KHz1.1外场收信488.7KHz1.14外场收信5101.7KHz1.02外场收信6216.0KHz1.6外场收信7583.5KHz1.1外场收信第三、本专利技术在低频段进行了调谐发射试验，88.7KHz、101.7KHz等调谐试验数据如表三所示。第四、本专利技术在中波段进行了调谐发射试验，216.0KHz、583.5KHz等调谐试验数据如表三所示。第五、本专利技术对于中波波段，10分钟内可布设试验；对于长波和甚长波波段，15分钟内可布设试验。第六、本专利技术的自调谐三维复螺旋综合辐射体和平面片状综合辐射体是感加载的一种变形，在布设时对频率有调谐作用。第七、本专利技术可快速支撑低成本小型化水平、垂直、升空和机动布设应用，满足无线电导航、无线通信、地质勘测、震灾救援等领域的实际需求。附图说明图1是一种小型化低频发射系统图；图2是小型化发射匹配器简图；图3是两种简易可收放的综合辐射体示意图；图4是三维复螺综合辐射体示意图；图5是平面片状综合辐射体示意图；图6是一种辐射体的简易布设应用框架示意图；图7是一种小型化发射天馈系统应用简图；图8是类偶极子电容加载综合辐射体辐射体水平模式示意图；图9是类偶极子电容加载综合辐射体辐射体铅垂模式示意图；图10是调谐线圈加载示意图；图11是一种简易树间架设应用模式示意图；图12是一种简易升降斜拉应用模式示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明，本专利技术包括但不仅限于下述实施例。本专利技术由类偶极子电容加载综合辐射体、小型化发射匹配器架构、两种简易可收放的综合辐射体(含一种三维复螺旋综合辐射体和一种平面片状综合辐射体)组成。图1给出了一种小型化低频发射系统，即由信源、激励器、功放、匹配器、发射天馈、电源等部分组成。图中虚线中的匹配器、发射天馈部分是本专利技术的主体。所述类偶极子电容加载综合辐射体是采用对称振子悬空结构，发射端不需敷设地网。左右阵子采用多电容加载以改变慢波结构。左右阵子呈现螺旋结构以实现螺旋加载。图6是一种辐射体的简易布设应用框架，图8是类偶极子电容加载综合辐射体水平模式，图9是类偶极子电容加载综合辐射体铅垂模式。所述简易可收放的综合辐射体有两种考虑，如图3所示。图4和图5细化了图3的内容。图4所示三维复螺旋综合辐射体是一种轻质三维管状复合体，管子直径在15～25cm之间。管子本身绝缘，采用柔性高介电常数材料以大幅度提高辐射体的辐射电阻，相对延长辐射长度或实现更低发射频率。管子内部为复合导电螺旋结构，导电体可采用直径3～5mm薄壁轻质空芯铜管、薄壁轻质铝管或轻质屏蔽丝网。导电螺旋外壁裹附柔性高介电常数材料，其作用同上。导电螺旋旋距为2圈/cm，螺旋直径在12～22cm之间。整个三维复螺旋综合辐射体呈现柔性可卷曲特性，可在1.5米直径线盘上绕制。使用时收放、裁剪、接续自如。三维复螺旋综合辐射体在样件实现时每隔6-9米加载50-80微法高品质电容一个，电容耐压大于500伏。图5所示平面片状综合辐射体是一种轻质平面带状复合体，带状复合体宽度在20～30cm之间。带状复合体本身绝缘，采用柔性高介电常数材料以大幅度提高辐射体的辐射电阻，相对延长辐射长度或实现更低发射频率。带状复合体内部为复合导电螺旋结构，导电体结构可采用直径3～5mm轻质屏蔽丝网，丝网内部填充轻质柔性绝缘材料，丝网外壁裹附柔性高介电常数材料，其作用同前。导电体螺旋叠层工艺可采用图5右边三种层叠方式及其变形进行平面片状综合辐射体整体复合。整本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种小型化低频发射天馈系统，包括绝缘体及导电体，其特征在于：所述的绝缘体采用柔性绝缘材料制备成中空绝缘管或中空绝缘带，所述的中空绝缘管内部采用空心铜管、铝管或屏蔽丝网绕中空绝缘管轴线盘成导电螺旋结构，导电螺旋结构外壁包覆柔性绝缘材料，构成三维螺旋综合辐射体；所述的中空绝缘带内部采用屏蔽丝网作为导电体，所述的屏蔽丝网轴线垂直或平行于中空绝缘带的轴线，屏蔽丝网内部填充柔性绝缘材料，外壁裹附柔性绝缘材料。

【技术特征摘要】
1.一种小型化低频发射天馈系统，包括绝缘体及导电体，其特征在于：所述的绝缘体采用柔性绝缘材料制备成中空绝缘管或中空绝缘带，所述的中空绝缘管内部采用空心铜管、铝管或屏蔽丝网绕中空绝缘管轴线盘成导电螺旋结构，导电螺旋结构外壁包覆柔性绝缘材料，构成三维螺旋综合辐射体；所述的中空绝缘带内部采用屏蔽丝网作为导电体，所述的屏蔽丝网轴线垂直或平行于中空绝缘带的轴线，屏蔽丝网内部填充柔性绝缘材料，外壁裹附柔性绝缘材料。2.根据权利要求1所述的小型化...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁西铭，张佳，王伟，张骅，张海光，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第二十研究所，
类型：发明
国别省市：陕西,61