[实用新型]一种闪电宽带磁场信号探测天线系统

说明书

本申请公开了一种闪电宽带磁场信号探测天线系统，包括磁天线以及与磁天线连接的放大电路；所述的磁天线包括两个垂直交叉分布的磁环，所述的磁环以所在平面的中心线为轴交叉设置。本申请利用磁环天线自身独有的磁场变化率（dB/dt）测量特性，控制频带内高频端的截止频率，并通过放大电路，将整个频带始终保持dB/dt的增益特性，这样可以使得高频端的信号获得超过20dB的增益，有效保证了对高频脉冲信号的测量，使得低频定位系统可以获得更多的高频辐射源定位信息，进一步丰富了低频定位系统的适用场景。

技术领域

本发明涉及一种天线系统，尤其是涉及一种闪电宽带磁场信号探测天线系统。

背景技术

雷电信号具有极宽的辐射频带，但在低频段（一般30 kHz - 100 kHz）具有极强的能量，可以在地球表面传播几千公里，因此也使得低频段信号成为对雷电进行远距离测量和定位应用最广泛的频段之一。近来随着技术的发展，低频电磁信号也逐渐被应用到局地三维闪电定位网的建设中。系统通过架设5个以上工作在低频频段（30 kHz-300kHz）并且时间同步的电磁测量站点，利用时间差定位算法获得雷电辐射源的三维位置。

目前国内的三维定位系统大多使用的是垂直电场传感器系统，此系统主要通过测量闪电放电过程中辐射源的垂直电场变化特性。这种系统可以比较直接的获得所定位到的放电过程的辐射源放电极性，而且电路设计中也往往通过加入具有不同时间常数的积分电路控制所探测信号的衰减快慢。多数用在定位系统中的电天线具有几到十几毫秒的积分时间，使工作频带具有几乎固定的增益特性。与普通电天线类似，少数利用水平磁场传感器的三维定位系统，其磁场天线往往通过设计电路（控制斩波电阻的大小或增加积分电路），使系统工作频带（3dB带宽）具有增益固定的频带特性，使系统在较广的频带范围内具有增益近似一致的变化特性，也即所谓的B天线或积分天线 （V = n*B）。

根据以往对闪电电磁信号频谱的测量，闪电辐射的电磁信号在低频段具有极强的能量，而且在较广的低频频带范围内，放电产生的电磁波信号的频谱具有随频率升高而降低的（1/f）的特性，具体变化曲线如图1所示。因此目前所使用的频带特性一致的电场与磁场低频宽带测量系统，会使得测量信号在其频带范围内的高频端比低频端低产生超过20dB的信号强度衰减。导致整个测量系统一般在30kHz的低频段具有较强的探测能力，而在稍高频段，如100-300kHz的探测能力相对削弱。而这种较强的低频信号与相对较弱的高频信号会造成：1）降低信号脉冲数量，单次闪电过程中可用于定位的事件数目减少，2）降低信号的时间分辨率。因此具有整体频带增益的低频天线从一定程度上限制了其在定位系统中的应用，可能会造成：1）单次闪电过程定位辐射源偏少；2）定位精度偏低；而且由于云内放电过程具有相对较小的空间尺度与较高的辐射频率，此类探测天线也会导致云闪定位能力偏弱。

实用新型内容

本申请的目的是为了闪电宽带信号测量时，高频信号较弱而导致定位精度偏低或定位辐射源数量偏少的问题，提供一种闪电宽带磁场信号探测天线系统。

本申请提供的一种闪电宽带磁场信号探测天线系统，采用的如下的技术方案：

一种闪电宽带磁场信号探测天线系统，包括磁天线以及与磁天线连接的放大电路；所述的磁天线包括两个垂直交叉分布的磁环，所述的磁环以所在平面的中心线为轴交叉设置。

通过上述技术方案，利用磁环天线自身独有的磁场变化率（dB/dt）测量特性，控制频带内高频端的截止频率，并通过放大电路，将整个频带始终保持dB/dt的增益特性，这样可以使得高频端的信号获得超过20dB的增益，有效保证了对高频脉冲信号的测量，使得低频定位系统可以获得更多的高频辐射源定位信息。

可选的，所述的磁环由多匝单层漆包线构成。

通过上述技术方案，通过将磁环采用多匝单层漆包线制成，便于控制磁环天线的各种参数，并选取合适的形状和参数，控制高频端的截止频率。