鉆孔測(cè)井雷達(dá)時(shí)域收發(fā)天線的研究.pdf

1、采用全向天線發(fā)射、定向天線陣列接收的鉆孔測(cè)井雷達(dá)收發(fā)天線系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，論證、設(shè)計(jì)、研制并實(shí)驗(yàn)測(cè)試了該天線系統(tǒng)的關(guān)鍵參數(shù)。
　　較為系統(tǒng)介紹了描述時(shí)域天線的特征參數(shù)，依據(jù)項(xiàng)目研究技術(shù)指標(biāo)，采用時(shí)域電磁學(xué)理論，系統(tǒng)論證并給出了收發(fā)天線的關(guān)鍵參數(shù)；依據(jù)等間距加載電阻的方法，采用CST電磁仿真軟件，優(yōu)化設(shè)計(jì)并研制了可輻射峰-峰值脈寬3 ns、峰值電壓1 kV的準(zhǔn)一階高斯脈沖波形的全向輻射天線，輻射電磁脈沖波形為準(zhǔn)二階高斯脈沖波形，其峰值與

2、拖尾信號(hào)幅值之比>10:1，拖尾信號(hào)持續(xù)時(shí)間<10 ns，輻射電磁脈沖波束 H面為全向輻射?？紤]到鐵氧體材料的吸波特性及其與鉆孔石灰?guī)r環(huán)境介質(zhì)的匹配，選用基于RH2100鐵氧體襯底材料的等間距電阻加載偶極子天線方案，采用CST電磁仿真軟件優(yōu)化設(shè)計(jì)并研制了13的定向接收天線單元及陣列。在全向天線輻射、定向單元天線接收條件下，接收電磁脈沖信號(hào)為準(zhǔn)二階高斯脈沖波形，接收信號(hào)峰值與拖尾信號(hào)峰值比>10:1，拖尾信號(hào)持續(xù)時(shí)間<10 ns，定向接收

3、天線幅值前后比為2.9:1，H面半功率時(shí)域方向圖60。采用接收單元天線間中心間距120 cm的等間距直線布陣方法，仿真計(jì)算結(jié)果表明在接收天線工作頻帶內(nèi)天線間耦合<40 dB。測(cè)試了全向發(fā)射與定向接收天線關(guān)鍵參數(shù)，在實(shí)驗(yàn)誤差范圍內(nèi)，仿真計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果符合。
　　考慮石油鉆孔中HE11波沿鉆孔附近介質(zhì)及雷達(dá)系統(tǒng)內(nèi)金屬線周圍空間傳輸會(huì)嚴(yán)重影響雷達(dá)系統(tǒng)成像質(zhì)量，采用CST電磁仿真軟件，對(duì)HE11波的傳輸條件、衰減特性作了較為系統(tǒng)的