[發明專利]一種空間電場探測中獲取高頻段信號的電路

在審

• 申請號: 201811551191.5
• 申請日: 2018-12-18
• 公開（公告）號: CN109813971A
• 公開（公告）日: 2019-05-28
• 發明（設計）人: 王潤福;李世勛;雷軍剛;宗朝;謝朝陽;劉澤;李誠;孫迎萍;藺璟
• 申請（專利權）人: 蘭州空間技術物理研究所
• 主分類號: G01R29/12
• 分類號: G01R29/12
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 仇蕾安

本發明提供了一種空間電場探測中獲取高頻段信號的電路設計方法，通過差分的形式獲取高頻段電場場強信號的不同方向的方向向量。一種空間電場探測中獲取高頻段信號的電路，包括傳感器A(1)、傳感器B(2)、傳感器C(3)、傳感器D(4)、同相跟隨器(5)、可調增益的減法器(6)、帶通濾波器(7)；所述傳感器A(1)、傳感器B(2)、傳感器C(3)、傳感器D(4)、分別與同相跟隨器(5)相連，同相跟隨器(5)、可調增益的減法器(6)、帶通濾波器(7)依次連接。

技術領域

本發明屬于空間環境探測技術領域，尤其涉及一種適用于雙探針式空間電場探測的高頻段信號獲取。

背景技術

雙探針式空間電場探測方式，是利用衛星上安裝在不同位置的傳感器，對空間環境等離子體物理耦合，從而測出每個傳感器相對于衛星本體的電勢。將安裝在不同位置的傳感器的電勢信號進行差分組合，可以得到不同方向的電場場強分量，繼而合成衛星本體飛經的軌跡的空間等離子體環境的電場矢量。

單個傳感器以衛星地為參考系獲得的電勢值是標量，傳感器的輸出信號未進行分段，目前國際上通常根據不同頻段的信號特點，將空間電場探測系統做分頻段處理，根據不同的頻段信號的特點，設計最優的信號通道。本發明是將空間中非共面布局的4個傳感器的輸出信號，通過差分組合及濾波處理，獲得高頻段的3個信號方向向量，這些分量在后續處理中可根據衛星坐標系變換，合成一個方向向量。該向量可代表衛星本體所處位置的場強。

飛行于500km高度軌道，以觀測地震前兆信息的為主要目標的空間電場探測系統，關心的高頻信號頻率范圍集中在18kHz～3.5MHz，且在提取高頻信號時不應對低頻段信號產生影響，因此本發明是基于該應用場合的特點進行的針對性設計。

發明內容

本發明提供了一種空間電場探測中獲取高頻段信號的電路設計方法，通過差分的形式獲取高頻段電場場強信號的不同方向的方向向量。

為了解決上述技術問題，本發明是這樣實現的：

一種空間電場探測中獲取高頻段信號的電路，包括傳感器A(1)、傳感器B (2)、傳感器C(3)、傳感器D(4)、同相跟隨器(5)、可調增益的減法器(6)、帶通濾波器(7)；所述傳感器A(1)、傳感器B(2)、傳感器C(3)、傳感器D(4)、分別與同相跟隨器(5)相連，同相跟隨器(5)、可調增益的減法器(6)、帶通濾波器(7)依次連接；

傳感器A(1)、傳感器B(2)信號輸出至低頻信號通道，通過同相跟隨器 (5)進行源端隔離后，引至高頻段信號通道；同理，對傳感器B(2)和傳感器C(3)差分對、傳感器C(3)和傳感器D(4)差分對進行隔離，形成耦合的空間電勢信號；；

同相跟隨器(5)將四個傳感器耦合的空間電勢信號輸入可調增益的減法器 (6)；

可調增益的減法器(6)將信號進行增益調整，并將輸出信號給帶通濾波器 (7)；

帶通濾波器(7)對可調增益減法器的輸出信號進行濾波，實現 18kHz～3.5MHz選通頻段的輸出。

進一步地，該電路還包括4根卷筒式伸桿，所述傳感器A(1)、傳感器B (2)、傳感器C(3)、傳感器D(4)分別通過卷筒式伸桿安裝于星體表面。

進一步地，可調增益的減法器(6)增益設定為0.5。

進一步地，所述帶通濾波器(7)由4級2階巴特沃斯低通濾波器和1級2 階巴特沃斯高通濾波器組成，使用了1級2階低通——1級2階低通——1級2 階高通——1級2階低通——1級2階低通的級聯關系進行連接，可抑制整體帶通濾波器的自激效應；減法器信號經過該帶通濾波器實現了18kHz～3.5Mhz的空間電場信號高頻段的篩選