【摘 要】
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随着高精度卫星导航授时的广泛应用,测绘、军事和交通运输等领域都对星基系统产生了高度依赖。然而,由于星基系统的信号发射功率低,易受干扰,在抗干扰方面更为安全可靠的增强型罗兰（enhanced Loran,e Loran）系统成为当前对卫星导航授时备份和增强的主要手段。接收天线是罗兰接收机的重要构成部分,它主要包括电天线和磁天线。相较于电天线,磁天线具有无接地需求、对沉积静电干扰不敏感、便于小型化以及
【机 构】
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中国科学院大学(中国科学院国家授时中心)
【出 处】
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中国科学院大学(中国科学院国家授时中心
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随着高精度卫星导航授时的广泛应用,测绘、军事和交通运输等领域都对星基系统产生了高度依赖。然而,由于星基系统的信号发射功率低,易受干扰,在抗干扰方面更为安全可靠的增强型罗兰（enhanced Loran,e Loran）系统成为当前对卫星导航授时备份和增强的主要手段。接收天线是罗兰接收机的重要构成部分,它主要包括电天线和磁天线。相较于电天线,磁天线具有无接地需求、对沉积静电干扰不敏感、便于小型化以及易于与GNSS一体化等优势,已经成为罗兰接收机的趋势。基于此,本文针对e Loran全向磁天线开展了相关研究,主要内容如下:（1）分析磁天线的谐振回路,确定其电参数大小,选取合适的磁性材料,为磁天线的设计实现提供基础。从磁天线的接收原理出发,分析磁天线的等效电路及其谐振回路,根据谐振的相关公式计算了磁天线的电感值;对磁天线中的磁性材料进行了讨论,考虑其磁导率、磁性损耗和矫顽力等性质,并最终选定采用锰锌铁氧体作为磁天线的磁棒。（2）对全向磁天线的组阵方式、线圈规格进行设计,并对设计的磁天线进行仿真实现。对比分析两种常见的组阵方式,选取十字形的磁天线设计,并分析了磁棒形状对磁场与线圈电感的影响,排除了常用的圆柱形磁棒,选用矩形铁氧体磁棒;在采用十字形磁天线设计的基础上,对线圈进行设计,基于确定的电感值、形状与磁导率等参数,并根据相关公式和推导,得出线圈的匝数以及适合该匝数的绕制方式;用电磁仿真软件FEKO对设计的磁天线进行了仿真分析,结果表明该十字形磁天线具有全向性。（3）小型化磁天线接收的罗兰信号功率较低,设计磁天线的有源电路部分,研究其低噪声放大和差分驱动的前端技术,对信号进行进一步的处理。基于磁天线设计章节计算的理论值,设计一个采用双共射极的低噪声放大电路模块;并通过LT spice软件对设计的电路进行仿真分析,验证其电压放大及输入、输出阻抗等特性,仿真分析结果表明电压放大77倍;并在后级设计了一个差分驱动放大电路,增加电路的驱动带载能力;对电路整体进行仿真分析并测试,实测结果表明其有源增益约为38d B。（4）分别通过近场测试和远场测试验证了e Loran全向磁天线的性能。实测结果表明,磁天线的各项性能指标符合预期,能够全向接收发射台的e Loran信号,90-110k Hz频率范围的平坦度≤1.35d B,3d B带宽在32-38k Hz之间。
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