[实用新型]宽频带VLF差分式磁棒接收天线的前端信号调理电路

说明书

本实用新型提供一种宽频带VLF差分式磁棒接收天线的前端信号调理电路，包括：仪表放大器，与差分式分段绕制的磁棒天线的两个差分输出端口相连，实现差分信号的低噪声放大；高通滤波器，与仪表放大器相连；低通滤波器，与高通滤波器相连；驱动输出电路，与低通滤波器相连，对磁棒天线的输出电压进行驱动输出；磁通负反馈电路，输入端与高通滤波器相连，采用该高通滤波器的输出电压，同时输出端与磁棒天线的反馈线圈的两个端口相连，反馈回磁棒天线部分，激发出反馈磁场，从而减弱被测磁场，实现磁通负反馈的功能；标定输入电路，输出端与磁通负反馈电路相连，输入端预留两个端口，供信号源的激励信号输入，用于对磁棒天线电压灵敏度进行标定。

技术领域

本实用新型属于电路领域，具体涉及一种匹配宽频带VLF差分式磁棒接收天线的前端信号调理电路。

背景技术

磁棒接收天线基于法拉第电磁感应定律的测磁原理，决定其主要用于交变磁场的测量，被广泛应用于地球自然电磁波分析，使用电磁工具进行地球物理的研究，大地电磁测深及资源勘探、空间物理探测以及研究主要的基本等离子体物理过程等。磁棒天线作为磁敏感元件感应出十分微弱的感应电压信号，需经前端信号调理电路进行放大、滤波、驱动输出等得到磁棒天线的最终输出电压，然后供给信号采集系统。

传统的磁棒天线常利用电路的调谐用于单频点的接收，即使用于接收一个完整频段的信号其应用频段通常也很窄，无法接收宽频带的磁场信号；而且天线的电压灵敏度随频率变化大、不平坦，易使天线的输出饱和，降低磁场信号探测的动态范围；相移特性也不连续，无法获取磁场信号真实的相位信息。

磁棒天线的电压灵敏度是天线的关键技术指标，可以衡量天线接收性能好坏。对电压灵敏度的实测标定是一项必不可少的工作，但是一般的磁棒天线需借助辅助设备，比如赫姆霍兹线圈等标准磁场发生器进行标定实验，实施起来不仅工作繁琐，而且这些设备成本很大。

磁棒天线的分辨率水平是其另一个关键关键技术指标，可以用噪声等效磁感应强度来表示，可以衡量天线能够检测出的最小磁场信号。目前磁棒天线一般采用单端输出，然后进行单端信号的低噪放大，但是一方面磁棒天线本身的共模噪声存在较大干扰，另一方面单端形式的前端放大电路仍然存在较大噪声，最终将导致电路的等效输入噪声较大，噪声等效磁感应强度较大，天线的分辨率水平较低，影响天线的性能。

实用新型内容

本实用新型的目的在于设计匹配甚低频磁棒天线的前端信号调理电路，不仅能够确保天线在接收频段内具备一个平坦化的灵敏度曲线和连续的相频特性曲线，而且能够对磁棒天线进行低成本、方便快捷的电压灵敏度标定实验；还能够有效提高磁棒天线的分辨率水平，降低噪声等效磁感应强度，提升天线性能。

本实用新型为了实现上述目的，采用了以下方案：

本实用新型提供一种宽频带VLF差分式磁棒接收天线的前端信号调理电路，其特征在于，包括：仪表放大器，与差分式分段绕制的磁棒接收天线的两个差分输出端口相连，采用三运放拓扑结构，实现差分信号的低噪声放大；高通滤波器，与仪表放大器相连，对传送来的信号进行高通滤波；低通滤波器，与高通滤波器相连，对传送来的信号进行低通滤波；驱动输出电路，与低通滤波器相连，对磁棒天线的输出电压进行驱动输出；磁通负反馈电路，输入端与高通滤波器相连，采用该高通滤波器的输出电压，同时输出端与磁棒天线的反馈线圈(也即激励线圈)的两个端口相连，反馈回磁棒天线部分，激发出反馈磁场，从而减弱被测磁场，实现磁通负反馈的功能；标定输入电路，输出端与磁通负反馈电路相连，输入端预留两个端口，供信号源的激励信号输入，用于对磁棒天线电压灵敏度进行标定。