安泰ATA-2041高压放大器在低频磁电天线研究中的应用

实验名称：天线辐射性能表征研究

研究方向：通过制备声激励低频磁电天线的原理样机、搭建测试平台和完成天线辐射特性的测试。

测试设备：ATA-2041高压放大器、函数发生器、频谱分析仪、低噪声放大器、线圈、天线等。

实验过程：

图1：辐射性能测试平台

利用如图1所示搭建的测试平台，可以得到天线的辐射强度、方向图、效率等一系列的基本性能参数。如图所示正弦波由射频信号源产生，由ATA-2041高压放大器放大。将放大后的信号加载到磁电天线的压电电极上，产生电磁波。电磁波通过200转线圈接收，然后由低噪声前置放大器(ATA-5520前置微小信号放大器)放大。放大后的信号加载到频谱分析仪。频谱仪上直接获取的是电压值，需要转换一下才是磁场强度大小。

实验结果：

图2：直流磁偏置对天线辐射强度的影响(a)弯曲谐振(b)长度剪切波谐振(c)宽度兰姆波谐振

图2反应了天线不同工作模式的辐射强度和直流磁偏置之间关系。从图中可以看出随着直流磁偏置增加天线的三种工作模式的辐射强度先增加后减少。当磁致伸缩层的厚度占比为0.5时，天线的三种工作模式的辐射强度均达到最大。这与前面仿真结过得到的天线最优的磁致伸缩层厚度占比为0.5一致。此时，长度谐振模式下天线的工作频率为45.72kHz，尺寸为40×10×0.8mm3，满足天线频率和尺寸的设计指标。

图3：最优直流磁偏置和Metglas层之间的关系

图3反映了不同工作模式下Metglas层厚度对天线最优直流磁偏置的影响，从图中可以看到弯曲谐振的最优直流磁偏置最小，大约为几Oe；宽度兰姆波谐振的最优直流磁偏置最大，大约为一百多Oe。随着Metglas层厚度的增加天线工作的最优直流磁偏置在增加。不同工作模式的最优直流磁偏置是不一样的。因此，我们可以施加适当的直流磁偏置，大幅度提升天线的辐射强度。最后根据不同的工作模式和Metglas层厚度优化直流磁偏置。

电压放大器推荐：ATA-2041

图：ATA-2041高压放大器指标参数

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审核编辑 黄宇