基于loranC甚低频信号的有源小磁天线实现方法

基于loranc甚低频信号的有源小磁天线实现方法
技术领域
1.本发明涉及磁天线技术领域，更具体地说，本发明涉及基于loranc甚低频信号的有源小磁天线实现方法。


背景技术：

2.磁性天线是在一根磁棒上绕两组彼此不相连接的线圈，作用是接收空间的电磁波。磁性天线具有良好的方向性，使得收音机转动某一方向时，声音最响，又减小了杂音。特征是加载的磁性材料有一定的导磁率和介电系数。
3.专利申请公布号cn114649681a的发明专利公开了一种独立式双线圈无线无源电磁天线板布线系统及其工作方法。本独立式双线圈无线无源电磁天线板布线系统将发射线圈阵列、接收线圈阵列有序排列在天线板的两面，各自独立分开布列，避免了发射和接收复用同一组线圈的情况，从而实现了独立式多组控制电路线圈阵列，提供充足的无线发射信号和稳定的接收信号，可以用于无线无源非接触感应式电磁手写笔的持续工作，也可以使控制电路模块对其输入信号的精准快速的数据处理，解决了传统技术方案中存在发射功率不足、接收信号不稳定造成的数据计算偏差大、抗干扰性差和有尺寸有限制等问题。
4.现有技术中主要采用尺寸较大的无源磁天线，通过感应空间中的甚低频磁信号，后级单端放大的形式得到空间中的甚低频信号。这种方式对天线的尺寸要求较大，一般尺寸大约长度260mm
×
宽度260mm
×
高度300mm，不利于小型化的需求。
5.现有技术手段主要通过单端放大的形式，对天线接收信号的cmrr要求很高，如果天线材料或者尺寸不太好，感应的信号噪声很大，将无法在后端很好地恢复出甚低频信号。
6.为此，我们提出了一种纺织品染色装置来解决上述问题。


技术实现要素：

7.为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的实施例提供基于loranc甚低频信号的有源小磁天线实现方法，通过差分绕线得到天线的接收前端，然后通过匹配电路使天线在100khz谐振，接着利用差分放大的形式得到差分放大信号，最后通过屏蔽线将差分放大后的信号传输给后级进行放大处理。
8.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：基于loranc甚低频信号的有源小磁天线实现方法，具体包括以下步骤：
9.s1：建立接收前端，通过差分绕线的方式得到有源小磁天线的接收前端，生成接收前端；
10.s2：选频，通过匹配谐振电路使天线在100khz谐振，达到选频效果，生成选频信号；
11.s3：差分放大，通过差分放大的形式对有源小天线进行差分放大，生成差分放大信号；
12.s4：信号放大，通过屏蔽线传输的方式将差分放大信号传输给后级，并进行信号放大处理，生成放大信号。
13.在一个优选的实施方式中，所述s1建立接收前端时，选择抽头1作为差分绕线的差分正极，选择抽头4作为差分绕线的差分负极。
14.在一个优选的实施方式中，所述步骤s2中匹配谐振电路具体为：通过仪表测试出绕制小型天线的电感参数l，通过公式f＝1/(2*pi(lc)(1/2))，计算得到谐振频率为100khz的电容c，并联这个电容c即可让有源小磁天线谐振在100khz，达到选频效果。
15.在一个优选的实施方式中，步骤s3中差分放大形式具体为三级放大形式：
16.s301：输入缓冲级，差分放大形式第一级为输入缓冲级，放大倍数设置为1-10倍；
17.s302：输入放大级，第二级为输入放大级，放大倍数设置为5-100倍；
18.s303：输出驱动级，第三级为输出驱动级，放大倍数设置为1-10倍。
19.在一个优选的实施方式中，所述步骤s301中输入缓冲级采用输入缓冲电路实现，其中放大倍数为2*r3/r8，cha_2p和cha_2n为输入缓冲级的差分输出端。
20.在一个优选的实施方式中，所述步骤s302中输入放大级采用输入放大电路实现，其中cha_2p和cha_2n为输入放大级的差分输入端，放大倍数为2*r5/r9，cha_3p和cha_3n为输入放大级的差分输出端。
21.在一个优选的实施方式中，所述步骤s303中输出驱动级采用输出驱动电路实现，其中cha_3p和cha_3n为输出缓冲级的差分输入端，放大倍数为2*r7/r10，cha_4p和cha_4n为输出缓冲级的差分输出端。
22.在一个优选的实施方式中，所述电路板实现权利要求1-7任意一项所述的基于loranc甚低频信号的有源小磁天线实现方法。
23.本发明的技术效果和优点：
24.1、通过本技术设计的基于loranc甚低频信号的有源小磁天线实现方法，与现有技术相比，利用差分绕线的方式作为天线的接入端，再通过差分形式对信号进行放大，最后得到一个的loranc甚低频信号，因此，这种形式对天线的尺寸要求小，尺寸可做到长度120mm
×
宽度120mm
×
高度5mm，利于小型化的需求。
25.2、通过本技术设计的差分放大电路，与现有技术相比，通过拆分放大形式将信号进行放大，可以在后端很好的恢复出甚低频信号。
附图说明
26.图1为本发明的方法流程框图。
27.图2为本发明实施例1中接收前端的示意图。
28.图3为本发明所提供的输入缓冲级电路的电路图。
29.图4为本发明所提供的输入放大级电路的电路图.
30.图5为本发明所提供的输出放大级电路的电路图。
31.图6为本发明实施例2中接收前端的示意图。
32.图7为本发明的步骤示意图。
33.图8为本发明步骤3中的步骤示意图。
具体实施方式
34.下面将结合本发明中的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地
描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
35.实施例1：
36.本发明实施例提供了基于loranc甚低频信号的有源小磁天线实现方法，具体包括以下步骤：
37.s1：建立接收前端，通过差分绕线的方式得到有源小磁天线的接收前端，生成接收前端，本实施例中以南北相为例进行说明，选择抽头1作为差分绕线的差分正极，选择抽头4作为差分绕线的差分负极，如附图2所示；
38.s2：选频，通过匹配谐振电路使天线在100khz谐振，达到选频效果，生成选频信号，其中匹配谐振电路具体为：通过仪表测试出绕制小型天线的电感参数l，通过公式f＝1/(2*pi(lc)(1/2))，计算得到谐振频率为100khz的电容c，并联这个电容c即可让有源小磁天线谐振在100khz，达到选频效果；
39.s3：差分放大，通过差分放大的形式对有源小天线进行差分放大，生成差分放大信号，本实施例中差分放大形式采用小磁天线电路进行差分放大；
40.s4：信号放大，通过屏蔽线传输的方式将差分放大信号传输给后级，并进行信号放大处理，生成放大信号，通过屏蔽线将差分放大后的信号传输给后级进行放大处理。
41.通过屏蔽线将差分放大后的信号传输给后级进行放大处理。通过三级放大，总共放大倍数为1000倍，后级通过一个可调增益差分放大器将信号调理到合适范围，即可得到一个很好的loranc甚低频信号。
42.进一步的，对本实施例中的小磁天线电路进行具体说明，小磁天线电路主要分为4个部分，第一部分为和小磁天线的匹配，第二部分为输入缓冲级，第三部分为输入放大级，第四部分为输出驱动级，四个部分具体如下：
43.请参照图3，本电路中，con1和con2为小磁天线的差分输入端，c5，c6为小磁天线的匹配端，匹配的原理为f＝1/(2*pi(lc)(1/2))，作为本实施例中与小磁天线电路的匹配部分；
44.请参照图3，本电路其余部分为输入缓冲级电路，其中放大倍数为2*r3/r8，并且cha_2p和cha_2n为输入缓冲级的差分输出端；
45.请参照图4，本电路作为输入放大级电路，cha_2p和cha_2n为输入放大级的差分输入端，本电路的放大倍数为2*r5/r9，并且cha_3p和cha_3n为输入放大级的差分输出端；
46.请参照图5，本电路作为输出放大级电路，cha_3p和cha_3n为输出缓冲级的差分输入端，电路放大倍数为2*r7/r10，并且cha_4p和cha_4n为输出缓冲级的差分输出端。
47.实施例2：
48.本实施例提供了另一种基于loranc甚低频信号的有源小磁天线实现方法，具体包括以下步骤：
49.s1：建立接收前端，通过差分绕线的方式得到有源小磁天线的接收前端，生成接收前端，本实施例中以东西相为例进行说明，东西相和南北向绕制方式一样，选择抽头2作为差分绕线的差分正极，选择抽头3作为差分绕线的差分负极，如附图6所示；
50.s2：选频，通过匹配谐振电路使天线在100khz谐振，达到选频效果，生成选频信号，
其中匹配谐振电路具体为：通过仪表测试出绕制小型天线的电感参数l，通过公式f＝1/(2*pi(lc)(1/2))，计算得到谐振频率为100khz的电容c，并联这个电容c即可让有源小磁天线谐振在100khz，达到选频效果；
51.s3：差分放大，通过差分放大的形式对有源小天线进行差分放大，生成差分放大信号，本实施例中差分放大形式采用小磁天线电路进行差分放大；
52.s4：信号放大，通过屏蔽线传输的方式将差分放大信号传输给后级，并进行信号放大处理，生成放大信号，通过屏蔽线将差分放大后的信号传输给后级进行放大处理。
53.通过屏蔽线将差分放大后的信号传输给后级进行放大处理。通过三级放大，总共放大倍数为1000倍，后级通过一个可调增益差分放大器将信号调理到合适范围，即可得到一个很好的loranc甚低频信号。
54.进一步的，对本实施例中的小磁天线电路进行具体说明，小磁天线电路主要分为4个部分，第一部分为和小磁天线的匹配，第二部分为输入缓冲级，第三部分为输入放大级，第四部分为输出驱动级，四个部分具体如下：
55.请参照图3，本电路中，con1和con2为小磁天线的差分输入端，c5，c6为小磁天线的匹配端，匹配的原理为f＝1/(2*pi(lc)(1/2))，作为本实施例中与小磁天线电路的匹配部分；
56.请参照图3，本电路其余部分为输入缓冲级电路，其中放大倍数为2*r3/r8，并且cha_2p和cha_2n为输入缓冲级的差分输出端；
57.请参照图4，本电路作为输入放大级电路，cha_2p和cha_2n为输入放大级的差分输入端，本电路的放大倍数为2*r5/r9，并且cha_3p和cha_3n为输入放大级的差分输出端；
58.请参照图5，本电路作为输出放大级电路，cha_3p和cha_3n为输出缓冲级的差分输入端，电路放大倍数为2*r7/r10，并且cha_4p和cha_4n为输出缓冲级的差分输出端
59.实施例3：
60.本实施例提供一种电路板，所述电路板焊盘上通过引脚焊接电路元器件，焊盘与焊盘之间通过铜模导线连接，其包含用于运行上述基于loranc甚低频信号的有源小磁天线实现方法的电路。
61.其中，所述电路板可以是计算机能够存取的任何可用介质或数据存储设备，包括但不限于陶瓷基板(氧化铝陶瓷电路板，氮化铝陶瓷电路板)、陶瓷电路板、线路板、pcb板、铝基板、高频板、厚铜板、阻抗板等。
62.通过本技术设计的基于loranc甚低频信号的有源小磁天线实现方法，利用差分绕线的方式作为天线的接入端，再通过差分形式对信号进行放大，最后得到一个的loranc甚低频信号，因此，这种形式对天线的尺寸要求小，尺寸可做到长度120mm
×
宽度120mm
×
高度5mm，利于小型化的需求。通过本技术设计的差分放大电路，通过拆分放大形式将信号进行放大，可以在后端很好的恢复出甚低频信号。
63.最后：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。