CN115021702A - 一种超音频电磁发射电路 - Google Patents
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Abstract
本发明属于超音频电磁技术领域,尤其涉及一种超音频电磁发射电路,包括谐振匹配电路与发射天线连接,所述谐振匹配电路包括三组串联的第一电容C1、第二电容C2以及第三电容C3,所述第一电容C1并联第一电感L1,所述第一电容C2并联第一电感L2。解决天线长度变化,谐振电容失配的问题,降低了阻抗随频率变化的斜率,提高对长导线电感变化的适应程度。
Description
技术领域
本发明属于超音频电磁技术领域,尤其涉及一种超音频电磁发射电路。
背景技术
由于电性源发射机采用长导线作为发射天线,长导线的电感值较高,常规电缆大概在1.5mH/km(10平方电缆),低于10kHz时,阻抗在100欧姆的水平,发射频率继续上升时,阻抗线性提高,100kHz时,阻抗提高到1000欧姆,此时要达到1A的发射电流,发射电压不低于1000V。电缆在高压高频工作时,电缆的绝缘将受到严峻考验,此时电缆的分布电容将产生较大漏电流,导致发射天线的电流不一致加剧,同时为了提高电缆绝缘强度,需要增加电缆的绝缘层厚度,对于工程应用不利。
为了降低高频条件下发射天线的阻抗,可以通过LC谐振方式降低阻抗,采用单频谐振时,偏出谐振频率后,阻抗迅速增加,在要求发射频率范围是10Hz-500kHz,如果按照500V电压水平(常规三相交流***的耐压水平),阻抗不大于500欧姆的要求下,大概需要配置10个谐振电容进行匹配,而且由于天线长度变化,会引起谐振电容失配。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种超音频电磁发射电路,解决天线长度变化,谐振电容失配的问题。
本发明是这样实现的,一种超音频电磁发射电路,包括谐振匹配电路与发射天线连接,所述谐振匹配电路包括三组串联的第一电容C1、第二电容C2以及第三电容C3,所述第一电容C1并联第一电感L1,所述第一电容C2并联第一电感L2。
进一步地,发射频率范围包括:100kHz~200kHz,200kHz~300kHz,300kHz~400kHz,400kHz~500kHz。
进一步地,根据经验值确定第一电感L1和第一电感L2的取值范围,给第一电感L1和第一电感L2赋值取值范围内的一个最小值,取一个变化步长为单位逐渐增大L2,在此过程中计算相应的第一电容C1、第二电容C2以及第三电容C3值,当L2取得最大值后,以步长为单位增大第一电感L1,重复上述过程,直到第一电感L1取得最大值,得到多组的电容电感组合;对电容电感组合进行筛选,选取各发射频率范围内频率稳定性在80%以上的组合,得到各发射频率范围对应的最佳的电容电感组合。
进一步地,选择各发射频率范围对应的最佳的电容电感组合的原则满足:第一电感L1与第一电感L2保持一直,在切换发射频率范围时,只需要改变第一电容C1、第二电容C2以及第三电容C3值。
进一步地,通过牛顿迭代的方式计算相应的第一电容C1、第二电容C2以及第三电容C3值;采用如下的公式:
C(k+1)=C(k)-[F′(C(k))]-1F(C(k))
C=(C1,C2,C3)T
F=(f1,f2,f3)T
其中k为迭代次数,带入初始值C(0),逐次迭代解出第一电容C1、第二电容C2以及第三电容C3的值。
本发明与现有技术相比,有益效果在于:本发明方法提出多谐振的宽频带范围的发射,通过多谐振设计,能够使500欧姆以下的频率范围达到150kHz,配置3组谐振网络即可覆盖500kHz的频率范围,同时降低了阻抗随频率变化的斜率,提高对长导线电感变化的适应程度。
附图说明
图1是本发明实施例提供的设备结构示意图;
图2是单频谐振与多频谐振时阻抗随频率变化曲线;
图3发射天线电感0.5mH时0-500kHz的阻抗曲线(分段阻抗匹配)。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
参见图1所示,本发明提出一种超音频电磁发射电路,多谐振的宽频带范围的发射,通过多谐振设计,能够使500欧姆一下的频率范围达到150kHz,配置3组谐振网络即可覆盖500kHz的频率范围,同时降低了阻抗随频率变化的斜率,提高对长导线电感变化的适应程度。
谐振匹配电路结构包括:谐振匹配电路包括三组串联的第一电容C1、第二电容C2以及第三电容C3,所述第一电容C1并联第一电感L1,所述第一电容C2并联第一电感L2。
参见图1所示,根据电路原理图,本电路的负载***的总阻抗Z可由下式(1)决定:
其中ω为发射波形角频率,“//”代表并联。由谐振的基本原理可知,需要使电路中容抗与感抗幅值相等,相位相反,彼此抑制。此时,电路总阻抗为线圈内阻R0,实现电路整体谐振的目的。即:
公式(2):Z=R0
通过上述两个公式可以得到下述关系式:公式(3):
ω6(L1L2L3C1C2C3)-ω4(L1L2C2C3+L2L3C2C3+L1L2C1C3+L1L2C1C2)+ω2(L1C3+L2C3+L2C2+L3C3+L1C1)-1=0
公式(3)可发现,该方程不止一个解。因此,该匹配电路可以实现多频点谐振。
将发射频率范围100kHz~500kHz划分范围为:100kHz~200kHz,200kHz~300kHz,300kHz~400kHz,400kHz~500kHz。确定各发射频率范围对应的电容电感值:
根据经验值确定第一电感L1和第一电感L2的取值范围,给第一电感L1和第一电感L2赋值取值范围内的一个最小值,取一个变化步长为单位逐渐增大L2,在此过程中计算相应的第一电容C1、第二电容C2以及第三电容C3值,当L2取得最大值后,以步长为单位增大第一电感L1,重复上述过程,直到第一电感L1取得最大值,得到多组的电容电感组合;对电容电感组合进行筛选,选取各发射频率范围内频率稳定性在80%以上的组合,得到各发射频率范围对应的最佳的电容电感组合。
通过牛顿迭代的方式计算相应的第一电容C1、第二电容C2以及第三电容C3值;采用如下的公式:
C(k+1)=C(k)-[F′(C(k))]-1F(C(k))
C=(C1,C2,C3)T
F=(f1,f2,f3)T
其中k为迭代次数,带入初始值C(0),逐次迭代解出第一电容C1、第二电容C2以及第三电容C3的值。
选择各发射频率范围对应的最佳的电容电感组合的原则满足:第一电感L1与第一电感L2保持一直,在切换发射频率范围时,只需要改变第一电容C1、第二电容C2以及第三电容C3值。更进一步的,可以选择只有一个电容不同的参数组合,这样调节时,每个频率范围切换时只改变一个器件参数即可。
参见图2,本发明比较单频谐振与多频谐振时阻抗随频率变化曲线,采用本发明的阻抗变化小于单频谐振的阻抗。
通过本发明结构在100kHz~200kHz,200kHz~300kHz,300kHz~400kHz,400kHz~500kHz范围内采用本发明的多频谐振方案,每个频率范围切换时只改变一个器件参数。最终***的阻抗曲线如图3所示。
根据图3所示,在10Hz~500kHz发射频率范围之内,天线负载阻抗不大于500欧姆,能够保证高频发射电流。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种超音频电磁发射电路,其特征在于,包括谐振匹配电路与发射天线连接,所述谐振匹配电路包括三组串联的第一电容C1、第二电容C2以及第三电容C3,所述第一电容C1并联第一电感L1,所述第一电容C2并联第一电感L2。
2.按照权利要求1所述的超音频电磁发射电路,其特征在于,发射频率范围包括:100kHz~200kHz,200kHz~300kHz,300kHz~400kHz,400kHz~500kHz。
3.按照权利要求2所述的超音频电磁发射电路,其特征在于,根据经验值确定第一电感L1和第一电感L2的取值范围,给第一电感L1和第一电感L2赋值取值范围内的一个最小值,取一个变化步长为单位逐渐增大L2,在此过程中计算相应的第一电容C1、第二电容C2以及第三电容C3值,当L2取得最大值后,以步长为单位增大第一电感L1,重复上述过程,直到第一电感L1取得最大值,得到多组的电容电感组合;对电容电感组合进行筛选,选取各发射频率范围内频率稳定性在80%以上的组合,得到各发射频率范围对应的最佳的电容电感组合。
4.按照权利要求3所述的超音频电磁发射电路,其特征在于,选择各发射频率范围对应的最佳的电容电感组合的原则满足:第一电感L1与第一电感L2保持一直,在切换发射频率范围时,只需要改变第一电容C1、第二电容C2以及第三电容C3值。
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CN101501991A (zh) * | 2006-06-27 | 2009-08-05 | 传感电子公司 | 带有动态阻抗匹配的谐振电路调谐*** |
CN110085972A (zh) * | 2019-05-06 | 2019-08-02 | 中国科学院地质与地球物理研究所 | 一种随钻方位电磁波电阻率测井仪的天线收发电路 |
AU2020103024A4 (en) * | 2020-10-27 | 2020-12-24 | Institute Of Geology And Geophysics Chinese Academy Of Sciences (Iggcas) | Antenna Transceiving Device of Orientation-while-drilling Electromagnetic Wave Resistivity Logging Instrument |
CN112937319A (zh) * | 2021-02-24 | 2021-06-11 | 余以虎 | 智能移动餐厅用基于多频谐振补偿的多通道无线充电*** |
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Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101501991A (zh) * | 2006-06-27 | 2009-08-05 | 传感电子公司 | 带有动态阻抗匹配的谐振电路调谐*** |
CN110085972A (zh) * | 2019-05-06 | 2019-08-02 | 中国科学院地质与地球物理研究所 | 一种随钻方位电磁波电阻率测井仪的天线收发电路 |
AU2020103024A4 (en) * | 2020-10-27 | 2020-12-24 | Institute Of Geology And Geophysics Chinese Academy Of Sciences (Iggcas) | Antenna Transceiving Device of Orientation-while-drilling Electromagnetic Wave Resistivity Logging Instrument |
CN112937319A (zh) * | 2021-02-24 | 2021-06-11 | 余以虎 | 智能移动餐厅用基于多频谐振补偿的多通道无线充电*** |
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