[发明专利]局部放电特高频检测用微型LS Peano分形天线

说明书

本发明公开了一种局部放电特高频检测用微型LS Peano分形天线及设计方法，微型LS Peano分形天线包括介质基板和分别敷设于介质基板两侧的接地板和LS Peano分形导线层；导线层中的导线包括平行导线、短路终端和附加导线，平行导线和短路终端导线长度相等，附加导线的长度为平行导线长度的倍；平行导线的长度由天线的谐振频率决定。本发明将LS Peano分形天线用作信号传感器，该天线在300MHz到3GHz范围内具有方向性好，频带宽，便于阻抗匹配等特点，能够满足电气设备局部放电特高频检测对传感器的设计要求，天线制作简单，不仅可节省测量设备，而且体积小巧，便于安装在电气设备内部，从而提高了设备的灵敏度和抗干扰能力。

技术领域

本发明涉及一种局部放电特高频检测用微型天线，尤其涉及一种局部放电特高频检测用微型LS Peano分形天线，属于天线技术领域。

背景技术

电气设备发生的故障以绝缘故障为主，绝缘故障的重要表现形式是局部放电。局部放电是指发生在电气设备绝缘结构中局部区域内的放电现象。可通过检测伴随局部放电产生的声、光、电、热等理化现象的物理量来检测局部放电的发展状况和严重程度，检测方式可大致分为电量检测法和非电量检测法。在电量检测法中，由于局部放电脉冲宽度可达1-2ns，可激发频率达1GHz以上的电磁波，因此，可采用特高频法对电气设备进行局部放电检测。

特高频检测法的关键技术之一是特高频传感器的研制。目前，国内外研制的内置传感器主要是基于电容分压和天线原理来设计，其尺寸较大，检测灵敏度较低。研制的外置特高频传感器主要有双锥型天线、缝隙天线、微带贴片天线、振子天线和环形天线等。

由于分形天线具有严格的自相似性和空间填充性，可以实现天线的多频段和小型化应用。目前研究较多的分形天线主要有Koch岛、Sierpinski地毯分形、Hilbert分形天线和Minkowski分形天线。现有局部放电检测天线存在体积较大、检测频带较窄和驻波比不小于2等弊端。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种局部放电特高频检测用微型LS Peano分形天线。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

技术方案一：

一种局部放电特高频检测用微型LS Peano分形天线，微型LS Peano分形天线用于接收电气设备局部放电特高频信号；所述微型LS Peano分形天线包括介质基板和分别敷设于介质基板两侧的接地板和LS Peano分形导线层；所述导线层中的导线包括平行导线、短路终端和附加导线，平行导线和短路终端导线长度相等，附加导线的长度为平行导线长度的倍；平行导线的长度由天线的谐振频率决定。

所述介质基板的材质为玻璃纤维环氧树脂覆铜板耐燃材料，其耐热等级为FR-4，厚度为1-3mm，所述接地板和导线层的材质为铜。

所述LS Peano分形天线设有馈电点，所述馈电点处设置有贯穿接地板、介质基板和导线层的通孔。

技术方案二：

一种用于技术方案一所述微型LS Peano分形天线的设计方法，包括以下步骤：

步骤1：确定平行导线的条数m、短路终端的条数n和附加导线的条数t；

步骤2：确定微型LS Peano分形天线的谐振频率f：

其中，c₀为真空中光速c₀＝3×10⁸m/s，m、n、t分别为平行双导线的条数、短路终端的条数以及附加导线的条数，s为导线段总长度，k∈R+；d为平行导线的长度；

步骤3：对于不同的d值，分别计算天线谐振频率f，然后根据谐振频率f的可用范围确定平行导线长度的最佳值；