适应环境的宽带埋地方法技术

本发明专利技术涉及一种适应环境的宽带埋地方法，包括以下步骤：S1、通过导电率测试仪，测量地质的导电率，同时记录不同环境变化后的测量值；S2、在埋地天线的中部设置有第一功率网络和第二功率网络，将埋地天线铺设地面下后，在不同环境下对单馈和中馈的两种馈电方式的阻抗进行测量，选择主要馈电方式；S2、对主要馈电模式中的第一功率网络和第二功率网络进行设计和优化，实现所需的阻抗特性。本发明专利技术的优点是：本发明专利技术提出的宽带埋地装置不仅适应环境变化、结构简单，而且具有通用性，从而为地下通信推广和应用提供了条件和可能。和应用提供了条件和可能。和应用提供了条件和可能。

【技术实现步骤摘要】
适应环境的宽带埋地方法


[0001]本专利技术涉及一种适应环境的宽带埋地方法，属于通信技术及电子领域。

技术介绍

[0002]埋地天线的输入阻抗是天馈装置中一个重要的参数，它决定了如何实现天线与发射机的电路匹配，将功率有效地输送到天线上去。由有耗传输线理论知道埋地天线的输入阻抗Zin可用下式表示
[0003][0004][0005]式中Γ
l
为天线的终端反射系数，Z
l
为天线终接负载阻抗，l为天线长度(m)，γ为天线的传输常数，Zc为天线的特性阻抗。
[0006]在中长波通信中，通常满足σ＞＞ωε，a＞＞δ
g
(δ
g
为导体的集肤深度)，b＜＜δ(大地的集肤深度)，其传播常数为
[0007][0008]其中，集肤深度H
0(2)
和H
1(2)
为0阶2型Hankel函数和1阶2型Hankel函数，α为埋地天线的衰减常数，β'为埋地天线的相移常数。天线的特性阻抗Zc线上行波电压U与行波电流之比，即
[0009][0010]ε2为天线腔体充填介质的介电常数；
[0011]ε2'为天线腔体充填介质的相对介电常数；
[0012]λ'为埋地天线的线上波长；
[0013]a为天线导体半径；
[0014]b为天线埋设腔体半径；
[0015]由式(1)、式(2)、式(3)和式(4)知道，在确定天线导体直径a和天线埋设腔体半径b下，埋地天线输入阻抗受埋地环境σ影响较大，为此需要一种天馈装置适应不同环境使用要求。

技术实现思路

[0016]地埋天线有短路天线和开路天线，结构简单，但其输入阻抗随频率变化较剧烈，无
法实现在宽频带内高效收发信号。为改变频带内阻抗特性，常采用增加天线的直径或损耗方式，以高成本或低效率为代价，且埋地环境的不确定性对天线输入阻抗的影响，因此缺少低成本、高效和满足不同环境的埋地天馈装置。
[0017]针对埋地天线容易受周围介质等环境影响，提出一种适应环境变化的埋地天馈装置，解决埋地通信系统中的天馈效率低、选型难等难题。
[0018]为克服现有技术的缺陷，本专利技术提供一种适应环境的宽带埋地方法，本专利技术的技术方案是：
[0019]一种适应环境的宽带埋地方法，包括以下步骤：
[0020]S1、通过导电率测试仪，测量地质的导电率，同时记录不同环境变化后的测量值；
[0021]S2、在埋地天线的中部设置有第一功率网络和第二功率网络，将埋地天线铺设地面下后，在不同环境下对单馈和中馈的两种馈电方式的阻抗进行测量，选择主要馈电方式；
[0022]S2、对主要馈电模式中的第一功率网络和第二功率网络进行设计和优化，实现所需的阻抗特性。
[0023]所述的步骤S1具体为：利用一对电极作为发射电极，在预设距离内插入介质中，同时另一对电极作为接收电极，也插入介质中，形成四极系统；通过发射电极产生的信号，测量接收电极上的电压，进而计算出介质的电导率，由于电导率受土壤类型、土壤的物理以及化学性质影响，尤其是雨前和雨后的变化，采取2
‑
4次测量确定电导率变化区间。
[0024]所述的依据测量的电导率，选择埋地天线的馈电方式；地质状况下参数如下：湿地环境下，σ＝3.0
×
10
‑2；陆地环境下，σ＝3.0
×
10
‑3；干地环境下，σ＝1.0
×
10
‑3；在埋地设备中，电导率大于10
‑2量级为高导电率，小于10
‑3为低导电率；在高电导率的环境中，采用单极馈电方式；在低电导率环境中，采用双极馈电方式。
[0025]在单极馈电方式中，增加无损耗网络改变天线电流分布，并融合宽带匹配网络改善激励源与天线体上的能量传输；在工作的低频段，天线体上的电流通过低频通道，低频通道为无损耗的电容和电感器件组成；在工作的高频段，天线体上的电流通过高频通道，高频通道为无损耗的电容以及与电容串联在一起的电感器件组成。
[0026]在双极馈电方式中，增加宽带匹配网络以及多变比平衡器；在高电导率的埋地环境中，输入阻抗的实部变化范围为100欧姆～200欧姆，此时对该阻抗进行阻抗变换，以达到发射机50欧姆的阻抗要求；所述宽带匹配网络由无损耗的电容以及与电容串联在一起的电感构成，空芯多变比器件具有2：1、3：1和4：1的阻抗变比功能。
[0027]所述的步骤S3具体为：调整第一功率网络和第二功率网络的参数，当工作在单极馈电模式时，所述的第一功率网络用于调控天线体上的电流分布，由于双极天线为平衡装置，在发射机和天线之间接入平衡和不平衡转换器；所述的平衡和不平衡转换装置采用了空心绕制变比的平衡转不平衡器件，具有2:1、3:1和4:1的抽头形式。依据网络分析仪测出天线的输入阻抗，依据实频法设计第一功率网络参数以及第二功率网络参数。
[0028]本专利技术的优点是：本专利技术提出的宽带埋地装置不仅适应环境变化、结构简单，而且具有通用性，从而为地下通信推广和应用提供了条件和可能。
附图说明
[0029]图1是本专利技术的单馈方式的低频段天线体上电流分布示意图。
[0030]图2是本专利技术的单馈方式的高频段天线体上电流分布示意图。
[0031]图3是本专利技术的双极馈电结构及功率网络示意图。
[0032]图4是本专利技术三种地质状况的输入阻抗随频率变化曲线示意图。
[0033]图5是本专利技术埋地天线辐射体示意图。
[0034]图6是本专利技术中间馈电(两端口开路)的示意图。
[0035]图7是本专利技术的单端口馈电的示意图。
[0036]图8是本专利技术的空心多变比器件的原理图。
[0037]图9是本专利技术的宽带埋地天馈的原理图。
具体实施方式
[0038]下面结合具体实施例来进一步描述本专利技术，本专利技术的优点和特点将会随着描述而更为清楚。但这些实施例仅是范例性的，并不对本专利技术的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本专利技术的精神和范围下可以对本专利技术技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本专利技术的保护范围内。
[0039]参见图1至图9，本专利技术涉及一种适应环境的宽带埋地方法，包括以下步骤：
[0040]S1、通过导电率测试仪，测量地质的导电率，同时记录不同环境变化后的测量值；
[0041]S2、在埋地天线的中部设置有第一功率网络和第二功率网络，将埋地天线铺设地面下后，在不同环境下对单馈和中馈的两种馈电方式的阻抗进行测量，选择主要馈电方式；
[0042]S2、对主要馈电模式中的第一功率网络和第二功率网络进行设计和优化，实现所需的阻抗特性。
[0043]所述的步骤S1具体为：
[0044]利用一对电极作为发射电极，在预设距离内插入介质中，同时另一对电极作为接收电极，也插入介质中，形成四极系统；通过本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适应环境的宽带埋地方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、通过导电率测试仪，测量地质的导电率，同时记录不同环境变化后的测量值；S2、在埋地天线的中部设置有第一功率网络和第二功率网络，将埋地天线铺设地面下后，在不同环境下对单馈和中馈的两种馈电方式的阻抗进行测量，选择主要馈电方式；S2、对主要馈电模式中的第一功率网络和第二功率网络进行设计和优化，实现所需的阻抗特性。2.根据权利要求1所述的适应环境的宽带埋地方法，其特征在于，所述的步骤S1具体为：利用一对电极作为发射电极，在预设距离内插入介质中，同时另一对电极作为接收电极，也插入介质中，形成四极系统；通过发射电极产生的信号，测量接收电极上的电压，进而计算出介质的电导率，由于电导率受土壤类型、土壤的物理以及化学性质影响，尤其是雨前和雨后的变化，采取2
‑
4次测量确定电导率变化区间。3.根据权利要求1或2所述的适应环境的宽带埋地方法，其特征在于，所述的依据测量的电导率，选择埋地天线的馈电方式；地质状况下参数如下：湿地环境下，σ＝3.0
×
10
‑2；陆地环境下，σ＝3.0
×
10
‑3；干地环境下，σ＝1.0
×
10
‑3；在埋地设备中，电导率大于10
‑2量级为高导电率，小于10
‑3为低导电率；在高...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱治，朱皓正，朱少珺，
申请(专利权)人：青岛长鲲科技有限公司，
类型：发明
国别省市：