[发明专利]一种新型线圈式雷电波天线

说明书

技术领域

本发明涉及雷电波测量技术领域，尤其涉及一种基于电磁波原理的新型线圈式雷电波天线。

背景技术

雷电灾害是一种不可忽视的自然灾害。对现代的工业生产及生活都会产生严重的破坏作用。雷电往往产生于对流性天气过程。当大气层内产生强烈对流，云梯就会带电。当云内或云地间的电场强度达到一定程度后就要发生放电。放电过程会产生很强且频段很宽的电磁辐射，这使得雷电的监测与预警成为可能。

目前，对雷电的直接检测与预警主要采用的是甚低频(VLF/LF)雷电波采集装置、甚高频(VHF/HF)雷电波采集装置和大气电场仪，其中VLF/LF主要对闪电过程中的放电进行测量，可以方便的判断当前雷击的强度等信息。VHF/HF主要采用干涉法进行闪电定位。大气电场仪则是监测由雷雨云中电荷产生的大气电场强度及其变化，了解雷雨云电荷的积累程度和发展趋势。进行雷电预警的装备主要是采用VLF/LF和大气电场仪。其中大气电场仪根据静电效应监测雷雨云。在烟尘、大雾和风沙天气条件下，无法识别监测到的感应电荷是否来自雷雨云，从而会出现虚报。同时大气电场仪的使用寿命低且成本较高，因此VLF/LF的方法具有更高的应用价值。

目前VLF/LF雷电波采集装置中主要采用的是线圈式天线以及铁电棒式天线。线圈式天线为环状，其直径与雷电波在大气中传播的波长相关，通常在1-10米区间内。这种大尺寸的天线极大的限制了线圈式天线的应用。铁电棒式天线为细长圆柱体，截面直径为1-2cm，长度为15-25cm。为了能够接受来自360度全角度的雷电波，通常需要采用四根铁电棒式天线。这样虽然在尺寸上已大幅降低，但由于价格较高，铁电棒式天线在使用上仍然受到了限制。

发明内容

发明目的：本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种新型线圈式雷电波天线。该天线大幅降低了传统线圈式天线的尺寸，同时可以有效接收来自360度全角度的雷电波信号。

技术方案：本发明给出一种新型线圈式雷电波天线，该天线包括：位于天线盒外的线圈环以及位于天线盒内的耦合器和天线适配电路，其中，所述耦合器包括一次线圈、一绝缘管以及一电感器，所述的一次线圈从绝缘管中心穿过，并固定在绝缘管内，线圈的两端作为耦合器的两输入端，两输入端分别于所述的线圈环的两端子相连接，所述的电感器位于绝缘管外侧，电感器的两管脚分别作为耦合器的两输出端；两输出端与所述的天线适配电路相连接。

进一步，所述的线圈环为直径为25cm的环状单匝导线，且该导线的直径为4mm；

进一步，所述耦合器的一次线圈为单根导线，该导线的长度为8cm，且截面直径为4mm；

进一步，所述耦合器的绝缘管为塑料材质，该绝缘管的长度为4.5cm，截面直径1cm；

进一步，所述电感器的电感值为100uH，内径为12mm，外径为20mm；

进一步，所述的天线盒采用不锈钢材质。

有益效果：本技术方案采用线圈式天线，线圈环直径25cm，大大低于传统线圈天线的尺寸。在测量时，线圈环平行于水平面放置，可以有效接收来自360度全角度的雷电波。耦合器以及天线适配电路均紧密连接，从而减小了外界的电磁干扰。同时耦合器以及天线适配电路分别置于不锈钢天线盒内，使用时天线盒有效接地，这样就进一步降低了电磁干扰的影响，从而增强了系统的测量准确度以及可靠性。

附图说明

图1为本发明的线圈式雷电波天线的结构示意图；

图2为本发明中耦合器结构示意图；

图3为本发明中天线适配电路模块图；

其中，1-线圈环，2a-线圈环端子，2b-线圈环端子，3-天线盒，4-耦合器，4a、4b-耦合器两输入端，4c、4d-耦合器两输出端，5-天线适配电路，6-一次线圈，7-绝缘管，8-电感器。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围