實驗名稱：天線輻射性能表征研究

研究方向：通過制備聲激勵低頻磁電天線的原理樣機(jī)、搭建測試平臺和完成天線輻射特性的測試。

測試設(shè)備：ATA-2041高壓放大器、函數(shù)發(fā)生器、頻譜分析儀、低噪聲放大器、線圈、天線等。

實驗過程：

圖1：輻射性能測試平臺

利用如圖1所示搭建的測試平臺，可以得到天線的輻射強(qiáng)度、方向圖、效率等一系列的基本性能參數(shù)。如圖所示正弦波由射頻信號源產(chǎn)生，由ATA-2041高壓放大器放大。將放大后的信號加載到磁電天線的壓電電極上，產(chǎn)生電磁波。電磁波通過200轉(zhuǎn)線圈接收，然后由低噪聲前置放大器(ATA-5520前置微小信號放大器)放大。放大后的信號加載到頻譜分析儀。頻譜儀上直接獲取的是電壓值，需要轉(zhuǎn)換一下才是磁場強(qiáng)度大小。

實驗結(jié)果：

圖2：直流磁偏置對天線輻射強(qiáng)度的影響(a)彎曲諧振(b)長度剪切波諧振(c)寬度蘭姆波諧振

圖2反應(yīng)了天線不同工作模式的輻射強(qiáng)度和直流磁偏置之間關(guān)系。從圖中可以看出隨著直流磁偏置增加天線的三種工作模式的輻射強(qiáng)度先增加后減少。當(dāng)磁致伸縮層的厚度占比為0.5時，天線的三種工作模式的輻射強(qiáng)度均達(dá)到最大。這與前面仿真結(jié)過得到的天線最優(yōu)的磁致伸縮層厚度占比為0.5一致。此時，長度諧振模式下天線的工作頻率為45.72kHz，尺寸為40×10×0.8mm3，滿足天線頻率和尺寸的設(shè)計指標(biāo)。

圖3：最優(yōu)直流磁偏置和Metglas層之間的關(guān)系

圖3反映了不同工作模式下Metglas層厚度對天線最優(yōu)直流磁偏置的影響，從圖中可以看到彎曲諧振的最優(yōu)直流磁偏置最小，大約為幾Oe；寬度蘭姆波諧振的最優(yōu)直流磁偏置最大，大約為一百多Oe。隨著Metglas層厚度的增加天線工作的最優(yōu)直流磁偏置在增加。不同工作模式的最優(yōu)直流磁偏置是不一樣的。因此，我們可以施加適當(dāng)?shù)闹绷鞔牌茫蠓忍嵘炀€的輻射強(qiáng)度。最后根據(jù)不同的工作模式和Metglas層厚度優(yōu)化直流磁偏置。

電壓放大器推薦：ATA-2041

圖：ATA-2041高壓放大器指標(biāo)參數(shù)

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審核編輯 黃宇