一种用于微波输电系统的抗辐射能量发射器技术方案

本发明专利技术公开了一种用于微波输电系统的抗辐射能量发射器，包括中子屏蔽壳、天线、第一中子屏蔽层、电磁透镜、第二中子屏蔽层和固定螺栓；天线、第一中子屏蔽层、电磁透镜和第二中子屏蔽层依次通过固定螺栓固定连接，并固定设置于中子屏蔽壳内。本发明专利技术的抗辐射能量发射器一方面满足核辐射领域的需求，能够提升发射器本身性能，提高能量传输效率，增加其实用性。另一方面采用模块化设计，可以对电磁透镜进行拆卸更换，以实现对发射器方向性的调整，更可以根据实际需求拓展工作模式。本发射器兼具功能性和便携性，在保证大功率需求和远距离传输的基础上，又具有灵活性的优点。

An anti radiation energy transmitter for microwave transmission system

【技术实现步骤摘要】
一种用于微波输电系统的抗辐射能量发射器
本专利技术属于电能辐射防护
，具体涉及一种用于微波输电系统的抗辐射能量发射器。
技术介绍
现今大部分电能传输方式脱离不掉电缆。使用电缆传输电能确实稳定，但是在极端环境下，搭建高压电线路的成本极高，且不可控因素极多。如核辐射场合中，人无法进入，特别是事故爆发之后，需要电子设备进入时，如何保证电子设备长时间工作以满足事故场景实施侦测的需求。因此，无线输电应运而生。微波输电一般分为谐振式和微波式，前者传输距离很短，后者可以实现远距离传输。一般微波输电系统需要类似无线通信系统中的接收发射模块和能量发射模块。接收和能量发射模块的性能十分关键，在远距离传输中，若发射模块性能较差，将直接影响电能的传输效率，系统本身的性能也将大打折扣。在定向传输的应用领域中，需要发射模块本身具有很强的指向性，传统定向传输的发射模块为喇叭发射模块，此种类型的发射模块结构复杂且体积较大，在要求便携性的场合中很难投入使用。基于以上情况，本专利技术中又着重留意了在核辐射场景下，金属体活化后带有辐射，可能会对人体造成伤害，因此，必须要在保证性能的前提下降低辐射造成的不良影响。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决核辐射下发射器工作的问题，提出了一种用于微波输电系统的抗辐射能量发射器。本专利技术的技术方案是：一种用于微波输电系统的抗辐射能量发射器包括中子屏蔽壳、天线、第一中子屏蔽层、电磁透镜、第二中子屏蔽层和固定螺栓；天线、第一中子屏蔽层、电磁透镜和第二中子屏蔽层依次通过固定螺栓固定连接，并固定设置于中子屏蔽壳内。本专利技术的有益效果是：本专利技术的抗辐射能量发射器一方面满足核辐射领域的需求，能够提升发射器本身性能，减少资源浪费，提高能量传输效率，增加其实用性。另一方面采用模块化设计，可以对电磁透镜进行拆卸更换，以实现对发射器方向性的调整，更可以根据实际需求拓展工作模式，可以满足定向和非定向与高功率和低功率等多种需求。本发射器兼具功能性和便携性，在保证大功率需求和远距离传输的基础上，又具有灵活性的优点。进一步地，天线、第一中子屏蔽层、电磁透镜和第二中子屏蔽层的四角上均设置有与固定螺栓匹配的螺孔。上述进一步方案的有益效果是：在本专利技术中，螺孔和固定螺栓搭配使用，使天线、第一中子屏蔽层、电磁透镜和第二中子屏蔽层连接牢固，且稳固地安装在中子屏蔽壳内。进一步地，天线由介质板和蚀刻的金属片组成；天线的高度为1.6mm；天线宽度W的计算公式为：其中，f为天线的频点，c为光速，εr为介质板的平均介电常数；天线长度L的计算公式为：其中，λ为波长，Δλ为圆极化天线的简并膜大小；介质板边长C的计算公式为：其中，W为天线宽度，λ为波长，f(x)为余项。上述进一步方案的有益效果是：在本专利技术中，天线的尺寸会影响天线的功率大小和频点，且天线介质板的尺寸决定天线的增益大小，介质板越厚增益越大。合适的天线尺寸决定天线抗辐射的性能。进一步地，第一中子屏蔽层和第二中子屏蔽层的材料采用聚乙烯加摩尔浓度为8％的硼；第一中子屏蔽层和第二中子屏蔽层可拆卸；第一中子屏蔽层和第二中子屏蔽层的中子通量率Φ的计算公式为：其中，A为中子源强度，B的取值为1，r为中子源到屏蔽层的距离，x为屏蔽层厚度，d为聚乙烯加摩尔浓度为8％的硼标准半值层厚度。上述进一步方案的有益效果是：在本专利技术中，聚乙烯加硼的材料一方面屏蔽中子，另一方面保证空间电磁波传输损耗降低。可拆卸的中子屏蔽层降低粒子对能量发射器的金属结构介电常数和磁导率的变化，在保证能量发射器高性能的基础上，收束能量扩散程度的同时提升最大增益，通过多级结构进一步提升性能，实现高定向传输，可以减少辐射对金属层的干扰和对发射器性能的影响。进一步地，电磁透镜为缺陷地结构，其内部包括渔网结构的金属片；且电磁透镜可拆卸更换；电磁透镜的大小为64mm×64mm×1.6mm；金属片的厚度为0.035mm；金属片的结构臂长分别为10.4mm、3.9mm和4.4mm；缺陷地结构的缺陷值为+0.1mm。上述进一步方案的有益效果是：在本专利技术中，电磁透镜可以抑制波束的发散，从而增加发射器的主瓣增益。缺陷地结构增强了电磁透镜本身的特性，使得发射器能量传输效率更好，效果更好。且切换电磁透镜也可以改变主瓣方向，适用于特殊场合下的电能传输。进一步地，抗辐射能量发射器具有单模块工作模式和多模块工作模式。上述进一步方案的有益效果是：在本专利技术中，两种工作模式可以根据实际需求拓展发射器的工作模式，在大功率场合使用多模块工作模式更具有灵活性和便捷性。进一步地，单模块工作模式的抗辐射能量发射器通过SMA接头与多分支功分器连接形成多模块工作模式的抗辐射能量发射器。上述进一步方案的有益效果是：在本专利技术中，发射器后端采用SMA接头加入多分支功分器可以实现定向传输能力的进一步提升，以满足在大功率场合下的应用。附图说明图1为抗辐射能量发射器的结构图；图2为中子屏蔽壳的结构图；图3为天线的结构图；图4为天线内部金属线的结构图；图5为多模块工作模式的抗辐射能量发射器；图中，1、中子屏蔽壳；2、天线；3、第一中子屏蔽层；4、电磁透镜；5、第二中子屏蔽层；6、固定螺栓。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的实施例作进一步的说明。如图1和图2所示，本专利技术提供了一种用于微波输电系统的抗辐射能量发射器，其特征在于，包括中子屏蔽壳1、天线2、第一中子屏蔽层3、电磁透镜4、第二中子屏蔽层5和固定螺栓6；天线2、第一中子屏蔽层3、电磁透镜4和第二中子屏蔽层5依次通过固定螺栓6固定连接，并固定设置于中子屏蔽壳1内。在本专利技术实施例中，如图1所示，天线2、第一中子屏蔽层3、电磁透镜4和第二中子屏蔽层5的四角上均设置有与固定螺栓6匹配的螺孔。在本专利技术中，螺孔和固定螺栓搭配使用，使天线、第一中子屏蔽层、电磁透镜和第二中子屏蔽层连接牢固，且稳固地安装在中子屏蔽壳内。在本专利技术实施例中，如图1所示，天线2由介质板和蚀刻的金属片组成；天线2的高度为1.6mm；天线2宽度W的计算公式为：其中，f为天线的频点，c为光速，εr为介质板的平均介电常数；天线2长度L的计算公式为：其中，λ为波长，Δλ为圆极化天线的简并膜大小；介质板边长C的计算公式为：其中，W为天线宽度，λ为波长，f(x)为余项，可根据实际需求调整。在本专利技术中，天线的尺寸会影响天线的功率大小和频点，且天线介质板的尺寸决定天线的增益大小，介质板越厚增益越大。合适的天线尺寸决定天线抗辐射的性能。同时，介质板的厚度增加也会造成天线质量增加，所以上限一般不超过2mm。本专利技术中，天线的频率为2.4GHz。通过计算可得，本天线的尺寸为64mm×64mm×1.6mm，天线的金属片尺寸为28.4mm×29.4mm×0.035mm。在本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于微波输电系统的抗辐射能量发射器，其特征在于，包括中子屏蔽壳(1)、天线(2)、第一中子屏蔽层(3)、电磁透镜(4)、第二中子屏蔽层(5)和固定螺栓(6)；所述天线(2)、第一中子屏蔽层(3)、电磁透镜(4)和第二中子屏蔽层(5)依次通过固定螺栓(6)固定连接，并固定设置于中子屏蔽壳(1)内。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于微波输电系统的抗辐射能量发射器，其特征在于，包括中子屏蔽壳(1)、天线(2)、第一中子屏蔽层(3)、电磁透镜(4)、第二中子屏蔽层(5)和固定螺栓(6)；所述天线(2)、第一中子屏蔽层(3)、电磁透镜(4)和第二中子屏蔽层(5)依次通过固定螺栓(6)固定连接，并固定设置于中子屏蔽壳(1)内。


2.根据权利要求1所述的用于微波输电系统的抗辐射能量发射器，其特征在于，所述天线(2)、第一中子屏蔽层(3)、电磁透镜(4)和第二中子屏蔽层(5)的四角上均设置有与固定螺栓(6)匹配的螺孔。


3.根据权利要求1所述的用于微波输电系统的抗辐射能量发射器，其特征在于，所述天线(2)由介质板和蚀刻的金属片组成；所述天线(2)的高度为1.6mm；所述天线(2)宽度W的计算公式为：



其中，f为天线的频点，c为光速，εr为介质板的平均介电常数；
所述天线(2)长度L的计算公式为：



其中，λ为波长，Δλ为圆极化天线的简并膜大小；
所述介质板边长C的计算公式为：



其中，W为天线宽度，λ为波长，f(x)为余项。


4.根据权利要求1所述的用于微波输电系统的抗辐射能...

【专利技术属性】
技术研发人员：李晓宁，洪雅楠，卢川，青先国，何正熙，刘鎏，吕鑫，宫大为，申世军，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51