一种罗兰C接收天线的有源匹配电路制造技术

本发明专利技术公开了一种罗兰C接收天线的有源匹配电路，采用非福斯特电路和无源匹配电路；非福斯特电路可以通过改变同相输入端和反向输入端的反馈电阻将天线的输入电抗缩小，使用两级非福斯特电路使得整体电路对天线输入电抗的敏感度降低，且保持电路的输入电阻为正值。之后使用两级无源匹配电路可以将天线的输入阻抗变换为50欧姆，且在天线的输入电抗有较大变化的情况下基本保持稳定。将非福斯特电路与传统无源匹配电路相结合，使得在接地条件变化时天线仍能与接收机有良好的匹配。时天线仍能与接收机有良好的匹配。时天线仍能与接收机有良好的匹配。

【技术实现步骤摘要】
一种罗兰C接收天线的有源匹配电路


[0001]本专利技术属于天线
，具体涉及一种罗兰C接收天线的有源匹配电路。

技术介绍

[0002]罗兰(Long Range Navigation，Loran)是目前世界上使用最广泛的陆基无线电导航系统之一，而罗兰C系统又是罗兰系统中的一种。罗兰C信号工作频率为90KHz
‑
110kHz，属于长波信号，因此其信号覆盖非常广泛，抗干扰能力强，常用于导航、定位和授时(Positioning Navigation and Timing，PNT)等领域，以及作为地波传播、水下军事通信和卫星/罗兰C组合导航等科学研究。罗兰C信号的频率低、波长长，目前使用的接收天线主要是1～3米的鞭状天线，在罗兰C频段，这种天线属于电小天线，拥有极低的辐射电阻和极高的电抗，存在效率低，阻抗变宽受环境影响变化大等缺点。目前的主要应用手段是在射频输入端加载无源匹配网络，减小天线的电抗，使接收机能从鞭天线中获得更多的有用功率，提升接收性能。然而鞭状天线实质上是单极子天线，需要接地使用，在实际使用中，接地的条件是不能确定的。单极子在不同的接地条件下的电抗会有较大变化。在接地条件良好时，天线的电抗会减小，在接地条件变差时，天线的电抗会变大。在接地条件变化时，天线的输入电抗甚至会有数倍的变化。因此固定的无源匹配网络在接地条件变化时无法取得良好的效果。相对于无源匹配，以非福斯特电路为代表的有源匹配网络技术能生成负电容和负电感，利用
±
C、
±
L其电抗曲线的对称性，在理想情况下能够完全抵消电小天线在整个频段内的大电抗。对一个电小天线(低阻抗、大负虚部)，将输入阻抗转变为一个常量(纯电阻)。除此之外，可以通过改变非福斯特电路反馈电阻的大小，在不影响信号传输的情况下改变天线的输入阻抗。

技术实现思路

[0003]本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种罗兰C接收天线的有源匹配电路，将非福斯特电路与传统无源匹配电路相结合，使得在接地条件变化的情况下，天线仍能与接收机有良好的匹配。
[0004]本专利技术采用以下技术方案：
[0005]一种罗兰C接收天线的有源匹配电路，包括两级有源的非福斯特电路，罗兰C接收天线的输出端经两级有源的非福斯特电路与两级无源的匹配电路一端串联连接，两级无源的匹配电路另一端与接收机连接，罗兰C接收天线的内芯与第一级有源的非福斯特电路连接，罗兰C接收天线的外芯接地连接。
[0006]具体的，第一级非福斯特电路包括运算放大器U1，运算放大器U1的输出端通过反馈电阻R1与运算放大器U1的同相输入端相连，通过反馈电阻R2与运算放大器U1的反向输入端相连，运算放大器U1的反向输入端连接第二级非福斯特电路。
[0007]进一步的，罗兰C接收天线的内芯与运算放大器U1的同相输入端连接。
[0008]进一步的，运算放大器U1反向输入端的输入阻抗为Z
in
为鞭状天线输入阻抗。
[0009]具体的，第二级非福斯特电路包括运算放大器U2，运算放大器U2的同相输入端与第一级非福斯特电路连接，运算放大器U2的输出端通过反馈电阻R3与运算放大器U2的同相输入端连接，运算放大器U2的输出端通过反馈电阻R4与运算放大器U2的反向输入端相连，运算放大器U2的反向输入端与两级无源的匹配电路连接。
[0010]进一步的，运算放大器U2反向输入端的输入阻抗为Z
in
为鞭状天线输入阻抗，R1和R2分别为第一级非福斯特电路中的反馈电阻。
[0011]具体的，两级无源的匹配电路包括电容C1，电容C1的一端与两级有源的非福斯特电路连接，另一端分两路，一路经电感L1接地，另一路经电容C2分两路，一路经电感L2接地，另一路与接收机连接。
[0012]具体的，罗兰C接收天线为鞭状天线。
[0013]具体的，将两级无源的匹配电路后罗兰C接收天线的输入阻抗为50欧姆。
[0014]具体的，罗兰C接收天线的带宽为90～110KHz。
[0015]与现有技术相比，本专利技术至少具有以下有益效果：
[0016]一种罗兰C接收天线的有源匹配电路，由非福斯特电路和无源匹配电路组成，用于罗兰C接收天线与接收机之间的匹配。利用非福斯特电路拥有阻抗变换的特性，通过两级非福斯特对天线的输入阻抗进行缩小，单级的缩小倍数为一百倍，并且会翻转阻抗的符号，两级叠加可使得天线的输入电抗变得极低，并且保证输出的电阻为正值，保证电路的稳定性。将阻抗变换倍数分配到两级的非福斯特电路上可以降低对运放带宽的需求。虽然非福斯特电路的输入阻抗依赖于天线的输入阻抗，但由于其阻抗缩小作用，非福斯特电路的输入阻抗变化是极其微小的。此时固定的无源匹配电路对天线输入阻抗变化的敏感度也会极大的降低，即使在接地条件发生变化，天线的输入阻抗也因此有较大变化的情况下，整体电路的输入阻抗也可以保持稳定。
[0017]进一步的，设置第一级非福斯特可以使天线的输入阻抗缩小，缩小倍数为同时也会反转阻抗符号，带来负的电阻，引起电路的自激振荡，因此需要第二级非福斯特电路。
[0018]进一步的，设置罗兰C接收天线的内芯与运算放大器U1的同相输入端相连，可以使输出信号的相位与输入信号是相同的。
[0019]进一步的，经过第一级非福斯特电路的变换，U1反向输入端的输入阻抗为Z
in
为鞭状天线输入阻抗，通过调节R1和R2的比值，便可方便的调节阻抗变换倍数。
[0020]进一步的，在第一级非福斯特电路的基础上使用第二级非福斯特电路，可以使天线的输入阻抗进一步缩小，第二级非福斯特电路的阻抗缩小倍数为并且再次反转阻抗符号，使电阻变为正值，保持电路稳定。
[0021]进一步的，经过第二级非福斯特电路的变换，U2反向输入端的输入阻抗为
Z
in
为鞭状天线输入阻抗，在第一级变换倍数确定的情况下，通过调节R3和R4的比值，便可方便的调节第二级的阻抗变换倍数。总的阻抗变换倍数为第一级的变化倍数乘以第二级的变换倍数。
[0022]进一步的，使用两级无源匹配网络可以使得电路的输出阻抗在罗兰C的90KHz
‑
110KHz带宽内保持为50欧姆。
[0023]进一步的，设置输出阻抗为50欧姆，可以与接收机匹配，从而达到最大传输功率。
[0024]综上所述，本专利技术使用两级有源的非福斯特电路与两级的无源匹配电路相结合，使得鞭状天线的输入阻抗与接收机在罗兰C频带内相匹配。并且克服了传统无源匹配对鞭状天线接地条件的依赖，降低了对接地条件变化的敏感度，使得在接地条件发生变化，天线的输入阻抗也因此有较大变化的情况下，整体电路的输入阻抗也可以保持稳定。
[0025]下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
[0026]图1为本专利技术的电路图；
[0027]图2为本专利技术中非福斯特电路对鞭状天线输入阻抗的变换结本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种罗兰C接收天线的有源匹配电路，其特征在于，包括两级有源的非福斯特电路，罗兰C接收天线的输出端经两级有源的非福斯特电路与两级无源的匹配电路一端串联连接，两级无源的匹配电路另一端与接收机连接，罗兰C接收天线的内芯与第一级有源的非福斯特电路连接，罗兰C接收天线的外芯接地连接。2.根据权利要求1所述的罗兰C接收天线的有源匹配电路，其特征在于，第一级非福斯特电路包括运算放大器U1，运算放大器U1的输出端通过反馈电阻R1与运算放大器U1的同相输入端相连，通过反馈电阻R2与运算放大器U1的反向输入端相连，运算放大器U1的反向输入端连接第二级非福斯特电路。3.根据权利要求2所述的罗兰C接收天线的有源匹配电路，其特征在于，罗兰C接收天线的内芯与运算放大器U1的同相输入端连接。4.根据权利要求2所述的罗兰C接收天线的有源匹配电路，其特征在于，运算放大器U1反向输入端的输入阻抗为Z
in
为鞭状天线输入阻抗。5.根据权利要求1所述的罗兰C接收天线的有源匹配电路，其特征在于，第二级非福斯特电路包括运算放大器U2，运算放大器U2的同相输入端与第一级非福斯特电路连...

【专利技术属性】
技术研发人员：师振盛，范源，王力，谢斌斌，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：