[實用新型]一種新型高性能甚低頻接收機系統

有效

• 申請號: 201620058907.8
• 申請日: 2016-01-21
• 公開（公告）號: CN205304779U
• 公開（公告）日: 2016-06-08
• 發明（設計）人: 陳燕平;楊國斌;趙正予;顧旭東;倪彬彬;劉卿;潘凌云;許晨;蘭婷;劉桐辛
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: H04B1/16
• 分類號: H04B1/16
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 彭艷君

技術領域

本實用新型屬于甚低頻信號監測技術領域，具體涉及一種新型高性能甚低頻 接收機系統。

背景技術

甚低頻接收機是一種監測自然界閃電輻射和遍布全球的地基臺站發射的極 低頻(ELF:300Hz-3kHz)和甚低頻(VLF:3-30kHz)無線電磁波信號的低噪、高靈敏 度接收機系統。它們被廣泛的應用于太陽活動監測、地球空間環境地基遙感、 電離層探測與航海通信等領域。

甚低頻接收機信號來源包括自然信號和人工臺站信號。自然界時刻在發生 的雷電現象所輻射的電磁波包含豐富的極低頻和甚低頻分量，稱之為“天電” 信號。這些“天電”信號部分通過地波傳播之間到達接收機；少部分以等離子 體哨聲波模的形式向上傳播穿過電離層進入磁層，并沿著磁力線傳播到達接收 機，形成“哨聲”，這種現象一般發生在中高緯度地區，并且冬季最為豐富；大 部分“天電”信號經地球-電離層波導多次反射傳播到達接收機。由于無線電波 在波導中傳播時，在波導截止頻率附近會產生波導色散效應，就會形成“吱聲”。 遍布全球各地的人工臺站是提供航海通信與導航服務的通訊平臺，它們工作頻 率均在10-60kHz之間，其傳播特性對電離層狀態的變化十分敏感，具體表現為 白天與夜晚傳播特性很大的不同。因此，通過監測臺站信號幅度和相位變化進 行電離層探測及太陽活動監視研究。

區別于傳統的自發自收式雷達接收機系統，甚低頻接收機是無源被動接收 裝置，沒有明確的目標信號，大多數也無法確定接收信號的頻譜特征，因此也 無法通過一般雷達接收機信號檢測的手段來提取信號，例如：鎖相放大、自相 關能量累積等。同時，待接收信號十分微弱且容易受到背景電磁波干擾。因此， 設計一款低噪、高靈敏度的高性能模擬前端變得十分重要。

實用新型內容

本實用新型的目的是為了克服現有技術缺陷，提供一種新型高靈敏度、低噪 聲甚低頻接收機系統。

為實現上述目的，本實用新型采用以下技術方案：一種新型高性能甚低頻 接收機系統，包括計算機，還包括接收天線、超低噪模擬前端和數字接收機單 元；所述接收天線接收信號經所述超低噪模擬前端放大、濾波后，傳輸至所述 數字接收機單元輸入端，所述數字接收機單元與所述計算機相連，實現數據傳 輸與命令控制。

進一步的，所述超低噪模擬前端通過同軸電纜與所述數字接收機單元連接， 所述數字接收機單元通過USB總線與所述計算機連接。

進一步的，所述接收天線采用阻抗為1Ω-1mH環形磁天線。

進一步的，所述環形磁天線采用正三角環天線，尺寸為：正三角環斜邊長 L＝2.6m，天線匝數N＝12，天線平面面積A＝1.695m²。

進一步的，所述超低噪模擬前端包括依次連接的阻抗匹配網絡、基于差分 結構的低噪放大器、帶通濾波器模塊和傳輸驅動模塊。

進一步的，所述阻抗匹配網絡采用罐型磁芯繞制的低頻變壓器，與所述接 收天線連接；所述基于差分結構的低噪放大器采用以低噪NPN晶體管搭建共基 極差分放大器；所述帶通濾波器模塊包括基于模擬濾波器集成芯片的低通濾波 器和基于巴特沃斯高通濾波器；所述傳輸驅動模塊是將單端模擬信號轉為差分 結構并驅動同軸電纜，進行信號傳輸。

進一步的，所述數字接收機單元包括高精度模數轉換模塊、基于 USB2.0+FPGA數據傳輸模塊和高精度頻率源與同步模塊。

進一步的，所述所述高精度模數轉換模塊包含幅度調理電路、A/D轉換器； 所述基于USB2.0+FPGA的數據傳輸模塊包括USB接口芯片、FPGA主控芯片； 所述幅度調理電路與所述A/D轉換器相連接，再與所述FPGA主控芯片相連， 所述USB接口芯片與所述FPGA主控芯片相連；所述高精度頻率源與同步模塊 包括GPS接收模塊、計數器、壓控振蕩器、D/A轉換器依次連接形成閉合環路。

進一步的，所述壓控振蕩器采用恒溫壓控晶體振蕩器；所述GPS接收模塊 選用MotorolaM12M。

更進一步的，所述超低噪模擬前端通過屏蔽盒封裝與所述接收天線相連， 且置于所述接收天線底端，并共同放置于室外。

本實用新型提供了一種新型高性能甚低頻接收機系統，包括統一阻抗、不 同靈敏度的1Ω-1mH環形磁天線、超低噪模擬前端和數字接收機系統。