實(shí)驗(yàn)名稱：電壓放大器在低頻探測(cè)天線技術(shù)研究中的應(yīng)用

實(shí)驗(yàn)設(shè)備：信號(hào)發(fā)生器，ATA-2161電壓放大器，LiNbO3材料，頻譜儀，線圈等。

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：提出了一款工作在45kHz的壓電天線。分析壓電天線的遠(yuǎn)場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度和輻射效率的理論計(jì)算公式，并通過(guò)在COMSOL中仿真不同壓電材料，不同圓柱體尺寸、不同鍍金厚度以及不同耦合環(huán)尺寸對(duì)壓電天線性能的影響，得到在遠(yuǎn)場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度和輻射效率上都優(yōu)異的壓電天線。

實(shí)驗(yàn)過(guò)程：

（1）壓電天線的設(shè)計(jì)；

經(jīng)過(guò)不斷調(diào)試，選擇LiNbO3作為壓電材料設(shè)計(jì)壓電天線，該壓電天線在COMSOL中的物理模型如圖所示。

（2）壓電天線的實(shí)測(cè)過(guò)程；

在壓電天線的諧振頻率的實(shí)測(cè)中，利用函數(shù)信號(hào)發(fā)生器發(fā)送45kHz的正弦波，再利用ATA--2161電壓放大器將正弦波的電壓幅度放大，將放大的電壓輸入到LiNbO3晶體兩端，再利用接收線圈接收LiNbO3晶體輻射出的電磁波，并通過(guò)在接收線圈上加調(diào)諧電容使接收線圈諧振最后利用頻譜儀對(duì)接收線圈進(jìn)行掃頻，可得到LiNbO3壓電天線的諧振頻率。

壓電天線的發(fā)送信號(hào)系統(tǒng)

壓電線圈的接收信號(hào)系統(tǒng)

（3）通過(guò)改變LiNbO3晶體兩端電壓和接收線圈與LiNbO3晶體之間的間距，可以測(cè)得不同電壓和不同間距下接收線圈的接收功率。

壓電天線收發(fā)信息系統(tǒng)的實(shí)物測(cè)試

實(shí)驗(yàn)結(jié)果：

（1）不同電壓和不同間距下接收線圈的接收功率

（2）空曠環(huán)境下不同間距下接收線圈的接收功率。

實(shí)驗(yàn)結(jié)論：

圖對(duì)比發(fā)現(xiàn)兩者一致，驗(yàn)證了壓電天線具有向外輻射電磁波的特性。通過(guò)改變LiNbO;晶體兩端輸入電壓和接收線圈與LiNbO3壓電天線之間的距離,測(cè)得不同情況下接收線圈的接收功率。之后我們?nèi)タ諘绺蓴_小的環(huán)境對(duì)壓電天線再次進(jìn)行了測(cè)試，在LiNbO3晶體兩端輸入電壓為115V情況下測(cè)得壓電天線最遠(yuǎn)距離下能接收到的輻射功率，最遠(yuǎn)距離為58m，其輻射功率為-138dBm。

實(shí)驗(yàn)中所用到的電壓放大器ATA-2161參數(shù)指標(biāo)：

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審核編輯 黃昊宇