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由于各向异性磁电阻(AMR)传感器能够精确测量地磁场的方位，因此它在军事领域的精确定向以及民用领域的航空、航天、航海、机器人、车辆定位等方面具有非常广阔的应用前景。目前，国外Honeywell、Philips等公司各自推出了用于方位测量的三维AMR传感器，而国内还未掌握三维AMR传感器的核心技术。在此背景前提下，结合国内某些领域对方位精确测量的迫切需求，本文将开展用于方位测量的AMR传感器及电路研究。
论文首先设计了两种AMR传感器的结构，分别是一维AMR传感器和二维AMR传感器，用于组成三维AMR传感器。同时，设计了补偿线圈以及复位/置位线圈，分别用于AMR传感器的温度补偿以及抗电磁干扰，以提高AMR传感器的测量精度。随后，采用ANSYS有限元分析软件对补偿线圈和复位/置位线圈的电磁学性能进行了仿真，为其产生均匀分布的磁场提供理论依据。为进一步提高AMR传感器的性能，在AMR磁电阻的表面还设计了Barber电极，并采用ANSYS有限元分析软件对其功能进行了仿真，验证了设计的正确性。在此基础上，采用L-Edit软件完成了一维AMR传感器、二维AMR传感器、补偿线圈、复位/置位线圈的版图设计。
在AMR传感器的工艺制作方面，为了减小AMR传感器中磁性薄膜的应力，根据本实验室溅射镀膜系统的特点，首先设计了能够产生均匀诱导磁场的基片底座。随后，采用磁控溅射方法制备了磁性薄膜。在此基础上，采用Lift-off工艺制作了AMR磁电阻，进而完成了两维AMR传感器的制作，并利用四探针法测试了AMR传感器的性能。实验结果表明，在饱和磁场情况下，其电阻相对变化率为0.87％。论文给出了进一步提高AMR传感器灵敏度的方法。
在AMR传感器的信号处理电路方面，设计了能够同时检测三维AMR传感器的信号处理电路，包括信号放大电路、数据采集电路、复位/置位电路、串口通信电路等，并采用Orcad软件对复位/置位电路进行了仿真，在此基础上完成了电路系统的研制。为了验证其功能，用该电路系统对商用的标准AMR传感器的输出信号进行了测试，结果表明，MR传感器在0～60°范围内转动时，该电路系统能够分辨精度达到0.9°，能够达到本项研究中对AMR传感器输出信号进行处理的要求。另外，在数据处理方面，通过软件编程来消除AMR传感器的零点漂移，以进一步提高AMR传感器的精度。