[實用新型]寬頻帶VLF差分式磁棒接收天線的前端信號調(diào)理電路

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201921582030.2
• 申請日: 2019-09-20
• 公開（公告）號: CN210629467U
• 公開（公告）日: 2020-05-26
• 發(fā)明（設計）人: 顧旭東;羅凡;張澤衡;陳隆;倪彬彬;趙正予
• 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(chǎn)權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 俞琳娟

本實用新型提供一種寬頻帶VLF差分式磁棒接收天線的前端信號調(diào)理電路，包括：儀表放大器，與差分式分段繞制的磁棒天線的兩個差分輸出端口相連，實現(xiàn)差分信號的低噪聲放大；高通濾波器，與儀表放大器相連；低通濾波器，與高通濾波器相連；驅(qū)動輸出電路，與低通濾波器相連，對磁棒天線的輸出電壓進行驅(qū)動輸出；磁通負反饋電路，輸入端與高通濾波器相連，采用該高通濾波器的輸出電壓，同時輸出端與磁棒天線的反饋線圈的兩個端口相連，反饋回磁棒天線部分，激發(fā)出反饋磁場，從而減弱被測磁場，實現(xiàn)磁通負反饋的功能；標定輸入電路，輸出端與磁通負反饋電路相連，輸入端預留兩個端口，供信號源的激勵信號輸入，用于對磁棒天線電壓靈敏度進行標定。

技術領域

本實用新型屬于電路領域，具體涉及一種匹配寬頻帶VLF差分式磁棒接收天線的前端信號調(diào)理電路。

背景技術

磁棒接收天線基于法拉第電磁感應定律的測磁原理，決定其主要用于交變磁場的測量，被廣泛應用于地球自然電磁波分析，使用電磁工具進行地球物理的研究，大地電磁測深及資源勘探、空間物理探測以及研究主要的基本等離子體物理過程等。磁棒天線作為磁敏感元件感應出十分微弱的感應電壓信號，需經(jīng)前端信號調(diào)理電路進行放大、濾波、驅(qū)動輸出等得到磁棒天線的最終輸出電壓，然后供給信號采集系統(tǒng)。

傳統(tǒng)的磁棒天線常利用電路的調(diào)諧用于單頻點的接收，即使用于接收一個完整頻段的信號其應用頻段通常也很窄，無法接收寬頻帶的磁場信號；而且天線的電壓靈敏度隨頻率變化大、不平坦，易使天線的輸出飽和，降低磁場信號探測的動態(tài)范圍；相移特性也不連續(xù)，無法獲取磁場信號真實的相位信息。

磁棒天線的電壓靈敏度是天線的關鍵技術指標，可以衡量天線接收性能好壞。對電壓靈敏度的實測標定是一項必不可少的工作，但是一般的磁棒天線需借助輔助設備，比如赫姆霍茲線圈等標準磁場發(fā)生器進行標定實驗，實施起來不僅工作繁瑣，而且這些設備成本很大。

磁棒天線的分辨率水平是其另一個關鍵關鍵技術指標，可以用噪聲等效磁感應強度來表示，可以衡量天線能夠檢測出的最小磁場信號。目前磁棒天線一般采用單端輸出，然后進行單端信號的低噪放大，但是一方面磁棒天線本身的共模噪聲存在較大干擾，另一方面單端形式的前端放大電路仍然存在較大噪聲，最終將導致電路的等效輸入噪聲較大，噪聲等效磁感應強度較大，天線的分辨率水平較低，影響天線的性能。

實用新型內(nèi)容

本實用新型的目的在于設計匹配甚低頻磁棒天線的前端信號調(diào)理電路，不僅能夠確保天線在接收頻段內(nèi)具備一個平坦化的靈敏度曲線和連續(xù)的相頻特性曲線，而且能夠?qū)Υ虐籼炀€進行低成本、方便快捷的電壓靈敏度標定實驗；還能夠有效提高磁棒天線的分辨率水平，降低噪聲等效磁感應強度，提升天線性能。

本實用新型為了實現(xiàn)上述目的，采用了以下方案：

本實用新型提供一種寬頻帶VLF差分式磁棒接收天線的前端信號調(diào)理電路，其特征在于，包括：儀表放大器，與差分式分段繞制的磁棒接收天線的兩個差分輸出端口相連，采用三運放拓撲結構，實現(xiàn)差分信號的低噪聲放大；高通濾波器，與儀表放大器相連，對傳送來的信號進行高通濾波；低通濾波器，與高通濾波器相連，對傳送來的信號進行低通濾波；驅(qū)動輸出電路，與低通濾波器相連，對磁棒天線的輸出電壓進行驅(qū)動輸出；磁通負反饋電路，輸入端與高通濾波器相連，采用該高通濾波器的輸出電壓，同時輸出端與磁棒天線的反饋線圈(也即激勵線圈)的兩個端口相連，反饋回磁棒天線部分，激發(fā)出反饋磁場，從而減弱被測磁場，實現(xiàn)磁通負反饋的功能；標定輸入電路，輸出端與磁通負反饋電路相連，輸入端預留兩個端口，供信號源的激勵信號輸入，用于對磁棒天線電壓靈敏度進行標定。