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罗兰-C小型有源接收天线设计与仿真

刘杨 齐俊东 陈奇东 黄晓 徐文璞 刘睿

刘杨, 齐俊东, 陈奇东, 黄晓, 徐文璞, 刘睿. 罗兰-C小型有源接收天线设计与仿真[J]. 全球定位系统, 2022, 47(5): 118-126. doi: 10.12265/j.gnss.2022147
引用本文: 刘杨, 齐俊东, 陈奇东, 黄晓, 徐文璞, 刘睿. 罗兰-C小型有源接收天线设计与仿真[J]. 全球定位系统, 2022, 47(5): 118-126. doi: 10.12265/j.gnss.2022147
LIU Yang, QI Jundong, CHEN Qidong, HUANG Xiao, XU Wenpu, LIU Rui. The design and simulation of a small active Loran-C receiving antenna[J]. GNSS World of China, 2022, 47(5): 118-126. doi: 10.12265/j.gnss.2022147
Citation: LIU Yang, QI Jundong, CHEN Qidong, HUANG Xiao, XU Wenpu, LIU Rui. The design and simulation of a small active Loran-C receiving antenna[J]. GNSS World of China, 2022, 47(5): 118-126. doi: 10.12265/j.gnss.2022147

罗兰-C小型有源接收天线设计与仿真

doi: 10.12265/j.gnss.2022147
详细信息
    作者简介:

    刘杨:(1990—),男,硕士,工程师,研究方向为无线电导航

    齐俊东:(1974-),男,研究方向为卫星导航通信等产品的研制、生产的质量监督和检测

    陈奇东:(1980—),男,博士,高级工程师,研究方向为电波环境监测和无线电导航等

    黄晓:(1992—),男,硕士,工程师,研究方向为数字信号处理

    徐文璞:(1992—),男,硕士,工程师,研究方向为数字信号处理

    刘睿:(1989—),男,硕士,高级工程师,研究方向为电波环境监测和无线电导航等

    通讯作者:

    刘杨 E-mail: leo123yang@163.com

  • 中图分类号: P228.4;TN827+.2

The design and simulation of a small active Loran-C receiving antenna

  • 摘要: 针对罗兰-C无线电导航信号接收需求,研究一种高性能的罗兰-C小型有源接收天线,可以减小天线体积和安装难度,方便罗兰-C导航接收机的使用,具有较高的实用意义. 天线主体采用磁棒线圈天线接收长波频段罗兰-C信号,在天线内设计了包含放大电路、带通滤波电路、差分输出电路和供电电路在内的前端信号调理电路,从而增大信号灵敏度,提高信噪比;设计了一体化的天线结构,以便工程化应用. 通过仿真和实测结果表明:该天线在工作频带内,可以全向高效接收罗兰-C信号,而且对接收到的微弱罗兰-C信号进行放大并滤除带外噪声,信号强度和信噪比满足使用要求. 该天线具有体积小、灵敏度高、使用方便的特点,可应用于罗兰-C无线电导航,组合导航、附加二次相位时延计算等场景.

     

  • 图  1  磁棒天线组成示意图

    图  2  铁氧体的长径比与磁导率的关系

    图  3  天线外观图

    图  4  3D建模结构设计

    图  5  磁棒安装座3D结构图

    图  6  放大电路原理图

    图  7  Sallen-Key型滤波器的结构图

    图  8  带通滤波器理论设计方案

    图  9  带通滤波器电路原理图

    图  10  差分放大电路原理图

    图  11  电压转换电路原理图

    图  12  天线方向图

    图  13  电路性能仿真图

    图  14  输出信号结果仿真图

    图  15  模拟罗兰-C信号仿真图

    图  16  加入噪声后的罗兰-C信号仿真图

    图  17  滤波后输出信号图

    图  18  滤波后输出信号局部放大图

    图  19  实际接收到的一组罗兰-C脉冲信号波形图

    图  20  实际接收到的单个罗兰-C信号波形图

    表  1  不同线圈匝数对应的磁芯直径及电感值

    磁芯直径/mm线圈电感最优匝数
    中波长波中波长波
    80.2~0.31~1.560~80100~150
    100.2~0.31~1.535~50 80~120
    150.2~0.31~1.520~25 60~80
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    表  2  各级滤波器参数

    滤波器级数通带增益中心频率/kHzQ最小GBW需求/MHz
    1196.230 45.41652.118 4
    21103.917 25.41656.281 6
    3191.180 813.121119.638 3
    41109.672 213.121143.900 9
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    表  3  高通滤波器参数

    滤波器级数通带增益截止频率/kHzQ最小GBW需求/MHz
    11900.514.59
    21900.605.40
    31900.908.10
    41902.5623.04
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    表  4  低通滤波器参数

    滤波器级数通带增益截止频率/kHzQ最小GBW需求/MHz
    111100.515.61
    211100.606.60
    311100.909.90
    411102.5628.16
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    表  5  仿真条件设置

    编号频率/kHz幅度/ Vpp
    1200.1
    21000.1
    33000.1
    41 0240.1
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    表  6  仿真信号设置

    编号频率幅度/ Vpp
    1罗兰-C信号0.1
    220 kHz干扰0.1
    3300 kHz干扰0.1
    41 MHz干扰0.1
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出版历程
  • 收稿日期:  2022-08-16
  • 录用日期:  2022-08-16
  • 网络出版日期:  2022-10-13

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