技术领域
背景技术
[0002] 天线作为钻孔雷达成像系统的核心部件,直接影响着雷达的探测范围和
精度。钻孔雷达系统普遍采用超宽带窄脉冲
信号,因此要求天线应具有良好保型性和方向性。目前钻孔雷达天线主要是采用偶极子天线,通过对偶极子天线加载
电阻或电阻电容的混合来改善
辐射脉冲的拖尾问题,在方向性方面,通常是将天线做成V形,但得到一定的方向性,但V形天线体积较大,很难在测井中广泛应用。
发明内容
[0003] 本发明的目的在于克服
现有技术的不足,提供一种方向性好、接收信号
波形拖尾小、体积小、结构简单的在钻孔雷达成像系统中使用的油田雷达测井天线。
[0004] 本发明为解决其技术问题提供了一种油田雷达测井时域定向天线,所述的偶极子天线一侧固定有柱状的
铁氧体,且铁氧体的两端不低于偶极子天线的两端,铁氧体的横截面的两端不低于偶极子天线横截面的两端,铁氧体的中
心轴线与偶极子天线的中心轴线平行。
[0005] 所述的铁氧体相对于偶极子天线的背面和侧面固定有金属
挡板;所述的固定偶极子天线的铁氧体的一面的形状为平面或者负
曲率面;所述的铁氧体为长方体,且固定有偶极子天线的铁氧体一面设有凹槽;所述的偶极子天线的长度为440mm;所述的天线的阻抗为50Ω。
[0006]本发明的有益效果是,通过对加载电阻的偶极子天线的一侧固定一铁氧体和金属挡板,使接收到的波形拖尾较小,方向性好,
分辨率高,而且该天线结构简单,体积小,适合在各种大小的井中使用。
附图说明
[0007] 图1本发明铁氧体收发天线主视图;图2是本发明
实施例一的左视图;
图3是本发明实施例二的左视图;
图4是本发明实施例三的左视图;
图5是本发明实施例四的左视图;
图6是本发明实施例四的铁氧体天线前向波的波形图;
图7是本发明实施例四的铁氧体天线前向波与后向波的对比波形图。
具体实施方式
[0008] 下面结合附图对发明的具体实施方式做进一步的说明。
[0009] 本发明的实施例一图1中该天线包括:偶极子天线1、加载电阻2和铁氧体3,其中偶极子天线1上加载有加载电阻2,偶极子天线1固定在铁氧体3的一个面上,铁氧体3的长度与偶极子天线1的长度相等。根据本实施例的左视图如图2所示,固定有偶极子天线1的铁氧体3的一面为抛物面状,偶极子天线1位于铁氧体3抛物面的中心,且偶极子天线1的轴线与铁氧体3的轴线平行。当
电磁波信号通过铁氧体3材料时,由于铁氧体3的吸波性能,它能将电磁波
能量转化为其它形式的能量(主要是
热能)而被消耗掉,这种损耗主要是铁氧体3的磁致损耗和介电损耗,所以,当天线1辐射电磁波时,填充了铁氧体3一侧天线1所辐射出去的电磁波被铁氧体3大量吸收,另外一侧天线1所辐射出电磁波正常传播出去,从而达到定向的作用。
[0010] 本发明的实施例二结合图1和图3所示,偶极子天线1上加载有加载电阻2,铁氧体3为一个长方体,偶极子天线1固定在铁氧体3的一个平面上,在该平面设有半圆形的凹槽,偶极子天线1固定在此凹槽中,且偶极子天线1的轴线与铁氧体3的轴线平行。当电磁波信号通过铁氧体3材料时,由于铁氧体3的吸波性能,它能将电磁波能量转化为其它形式的能量(主要是热能)而被消耗掉,这种损耗主要是铁氧体3的磁致损耗和介电损耗,所以,当天线1辐射电磁波时,填充了铁氧体3一侧天线1所辐射出去的电磁波被铁氧体3大量吸收,另外一侧天线1所辐射出电磁波正常传播出去,从而达到定向的作用。
[0011] 本发明的实施例三结合图1和图4所示,本实施是在实施例一的
基础上进行的优化,通过在铁氧体3的相对于偶极子天线1的背面和侧面固定金属挡板4,金属挡板4用胶粘贴在铁氧体的背面,并包裹着铁氧体3的3个
侧壁,金属挡板4的形状与铁氧体3形状一致,大小以
覆盖住铁氧体
3的背面和侧面为准。当电磁波信号通过铁氧体3材料时,由于铁氧体3的吸波性能,它能将电磁波能量转化为其它形式的能量(主要是热能)而被消耗掉,这种损耗主要是铁氧体3的磁致损耗和介电损耗,所以,当天线1辐射电磁波时,填充了铁氧体3一侧天线1所辐射出去的电磁波被铁氧体3大量吸收,另外一侧天线1所辐射出电磁波正常传播出去,从而达到定向的目的。加在铁氧体3背面和侧面的金属挡板4,能够反射电磁波,使定向效果更好。
[0012] 本发明的实施例四结合图1和图5所示,本实施是在实施例二的基础上进行的优化,偶极子天线1固定在长方体形状的铁氧体3的一个平面上,在该平面设有半圆形的凹槽,偶极子天线1固定在此凹槽中,且偶极子天线1的轴线与铁氧体3的轴线平行,在铁氧体的背面和侧面固定有金属挡板4,金属挡板4为长方形的,大小以覆盖住铁氧体的背面和侧面为准。当电磁波信号通过铁氧体3材料时,由于铁氧体3的吸波性能,它能将电磁波能量转化为其它形式的能量(主要是热能)而被消耗掉,这种损耗主要是铁氧体3的磁致损耗和介电损耗,所以,当天线
1辐射电磁波时,填充了铁氧体3一侧天线1所辐射出去的电磁波被铁氧体3大量吸收,另外一侧天线1所辐射出电磁波正常传播出去,从而达到定向的目的。加在铁氧体3背面和侧面的金属挡板4,能够反射电磁波,使定向效果更好。下面对该天线在石灰石环境中的定向性能进行分析。
[0013] 为了利于与脉冲源和接收机匹配,天线的阻抗选择为50Ω。偶极子天线1的长度决定其中心
频率,长度越长中心频率越低,但是波形不一定好,所以通过优化选择长度440mm。脉冲源辐射出3ns的脉冲,通过对脉冲源的输出波形进行
频谱分析,得到其中心频率为115MHz。综合考虑到天线的长度和波形,天线的中心工作频率设计为130MHz,天线不仅可以把脉冲源的大部分能量辐射出去并且可以保持较好的波形。图6和图7是我们利用铁氧体定向天线在石灰石环境中进行定向所得到的天线波形图。图6是接收天线所接收到的前向波的波形图,从中可以看出,前向波波形的主峰与拖尾比值为16.5;图7是接收天线所接收到的前向波和后向波对比的波形图,从图中可以看出,前向波和后向波的峰峰值比为3.2,即前后波形幅度之比大于10dB。这两个值都大于目前天线能够达到的值,这种铁氧体定向天线能够很好的满足油井中应用。