电压放大器在低频探测天线技术中的应用

实验名称：电压放大器在低频探测天线技术研究中的应用

实验设备：信号发生器，ATA-2161

电压放大器，LiNbO3材料，频谱仪，线圈等。

实验内容：提出了一款工作在45kHz的压电天线。分析压电天线的远场磁感应强度和辐射效率的理论计算公式，并通过在COMSOL中仿真不同压电材料，不同圆柱体尺寸、不同镀金厚度以及不同耦合环尺寸对压电天线性能的影响，得到在远场磁感应强度和辐射效率上都优异的压电天线。

实验过程：

(1)压电天线的设计;

经过不断调试，选择LiNbO3作为压电材料设计压电天线，该压电天线在COMSOL中的物理模型如图所示。

(2)压电天线的实测过程;

在压电天线的谐振频率的实测中，利用函数信号发生器发送45 kHz的正弦波，再利用ATA- -2161电压放大器将正弦波的电压幅度放大，将放大的电压输入到LiNbO3晶体两端，再利用接收线圈接收LiNbO3晶体辐射出的电磁波，并通过在接收线圈上加调谐电容使接收线圈谐振最后利用频谱仪对接收线圈进行扫频，可得到LiNbO3压电天线的谐振频率。

压电天线的发送信号系统

压电线圈的接收信号系统

(3)通过改变LiNbO3晶体两端电压和接收线圈与LiNbO3晶体之间的间距，可以测得不同电压和不同间距下接收线圈的接收功率。

 

压电天线收发信息系统的实物测试

实验结果：

(1)不同电压和不同间距下接收线圈的接收功率

(2)空旷环境下不同间距下接收线圈的接收功率。

实验结论：

图对比发现两者一致，验证了压电天线具有向外辐射电磁波的特性。通过改变LiNbO;晶体两端输入电压和接收线圈与LiNbO3压电天线之间的距离,测得不同情况下接收线圈的接收功率。之后我们去空旷干扰小的环境对压电天线再次进行了测试，在LiNbO3晶体两端输入电压为115V情况下测得压电天线最远距离下能接收到的辐射功率，最远距离为58 m，其辐射功率为-138 dBm。

实验中所用到的电压放大器ATA-2161参数指标：

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审核编辑：汤梓红